一种基于Mo-MOF的离子纳米流体及其制备方法与应用

本发明属于燃油脱硫，涉及一种基于mo-mof的离子纳米流体及其制备方法与应用。

背景技术：

0、技术背景

1、近年来，工业迅速发展，对燃油的需求越来越多。然而，燃油燃烧产生的sox会引发酸雨等环境灾难，对人类健康和财产造成威胁，燃油脱硫成为目前亟待解决的问题。加氢脱硫技术(hds)是传统的脱硫方法，加氢脱硫可以有效去除硫醇等硫化物，但是对于难溶性芳香族硫化物(如二苯并噻吩及其衍生物)的脱除效率低下，并且需要苛刻的反应条件，包括高温、高压和高能耗。为了克服hds的这些限制，人们开发了几种非脱氢脱硫技术，如吸附脱硫(ads)、生物脱硫(bds)、萃取脱硫(eds)和氧化脱硫(ods)等。此外，在氧化脱硫的基础上开发了新的脱硫技术，其中萃取耦合催化氧化脱硫(ecods)具有成本低、操作简单以及能在温和条件下高效地去除噻吩类硫化物等优点而备受关注。

2、金属有机框架(mofs)是一种新型纳米材料，由作为中心原子的金属原子和作为配体的有机化合物组成。过渡金属钼因其价电子层半充满状态(4d55s1)而具有良好的氧化还原能力。但是mo-mof存在分散性差、易团聚的问题。

3、离子纳米流体是在基础流体离子液体中分散低浓度纳米材料而产生的新型流体。离子液体因其出色的物理化学特性(如良好的化学稳定性、结构可调和较低的生态毒性)而受到广泛关注，被认为是传统挥发性液体溶剂的良好替代品。以mo-mof作为纳米材料，离子液体作为基础流体，构筑的离子纳米流体兼具了mo-mof的催化氧化性能和离子液体的高效传质及萃取性能。有文献表明离子纳米流体可以用于研究气体吸收，传热和储能等，但其在脱硫领域的应用鲜有报道。因此，有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种基于mo-mof的离子纳米流体及其制备方法与应用。所述基于mo-mof的离子纳米流体以离子液体为基础流体，以mo-mof为纳米材料，兼具二者的优点，其具有高传质效率和高催化活性，可用于燃油脱硫。

2、为达到发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种基于mo-mof的离子纳米流体的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将moo3和咪唑置于三颈烧瓶中，加入去离子水，回流搅拌；冷却到室温后，离心洗涤得到白色固体；将白色固体通过真空干燥得到纳米材料mo-mof；

5、(2)将步骤(1)得到的mo-mof加入到离子液体[bdim][ntf2]中，通过反应，构筑一种基于mo-mof的离子纳米流体mo-mof-[bdim][ntf2]。

6、步骤(1)中，moo3和咪唑的物质的量之比为1:1；回流温度为110℃，时间为12h。

7、步骤(2)中，mo-mof和[bdim][ntf2]的质量比为0.01-0.04g：0.96-0.99g。

8、步骤(2)中，反应是在室温下搅拌，反应时长为18-24h。

9、采用上述方法合成的mo-mof-[bdim][ntf2]，与传统方法相比，不仅操作简单、条件温和、不需要加压设备，而且无污染，符合环保要求。

10、此外，本发明还提供了将mo-mof-[bdim][ntf2]应用于燃油脱硫的用途，具体方法，包括如下步骤：将一定量的mo-mof-[bdim][ntf2]和模型油或油品在恒温条件下混合搅拌进行萃取反应，然后按氧硫比加入30wt％的h2o2进行氧化反应，反应结束后静置并分离得到的上层油相即是脱硫后的油品。

11、所述模型油中含有芳香族硫化物中的一种或多种，其中硫含量为500mg/l；

12、优选的，所述步骤中mo-mof-[bdim][ntf2]中mo-mof质量分数为1-4％；

13、优选的，所述步骤中mo-mof-[bdim][ntf2]和模型油或油品的用量比为1g：5ml。

14、优选的，所述步骤中氧硫比为2-6；

15、优选的，萃取和氧化反应的温度均为40-70℃，搅拌速度为600rpm，萃取反应时间为10min，氧化反应时间为30min。

16、与现有技术相比，本发明表现出如下优异的效果：

17、本发明制备的mo-mof-[bdim][ntf2]具有反应速率快，循环性能优异的优点，且对人体和环境无影响，是一种环境友好型材料。

18、本发明所采用的制备方法反应条件温和，无污染，操作简单和不需要加压设备，符合环保要求。

19、本发明的mo-mof-[bdim][ntf2]具有良好的抗干扰性能，对硫化物有很好的选择性，可以实现燃油的高效脱硫。

技术特征：

1.一种基于mo-mof的离子纳米流体的制备方法，其特征在于，步骤为：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，moo3和咪唑的物质的量之比为1:1；回流的温度为110℃，时间为12h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，mo-mof和[bdim][ntf2]的质量比为0.01-0.04g：0.96-0.99g。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，反应是在室温下搅拌，反应时长为18-24h。

5.一种基于mo-mof的离子纳米流体，其特征在于，是通过权利要求1～4任一项所述制备方法制得的，以离子液体为基础流体，以mo-mof为纳米材料。

6.如权利要求5所述的基于mo-mof的离子纳米流体在燃油脱硫中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：采用基于mo-mof的离子纳米流体进行脱硫的步骤如下：

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述mo-mof-[bdim][ntf2]和油品的用量比为1g：5ml，其中，mo-mof-[bdim][ntf2]中mo-mof的质量分数为1-4％。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述油品中含有的有机硫化物为二苯并噻吩、4-甲基苯并噻吩以及4,6-二甲基二苯并噻吩中的一种或多种。

技术总结本发明属于及燃油脱硫技术领域，公开了一种基于Mo‑MOF的离子纳米流体及其制备方法与应用。所述基于Mo‑MOF的离子纳米流体由金属有机框架Mo‑MOF和离子液体[BDIM][NTF<subgt;2</subgt;]为原料构筑而成，制备工艺简便快捷绿色环保。该离子纳米流体具有高效传质性，在相对温和的条件下即可实现对燃油中噻吩类硫化物的高效脱除。此外，对含有复杂芳烃和烯烃的油品中的硫化物有高度选择性，且循环性能优异，可作为一种优异的氧化脱硫催化剂。技术研发人员：李宏平,张鑫淼,张金瑞,殷捷,李华明受保护的技术使用者：江苏大学技术研发日：技术公布日：2024/3/4