温和条件下, 燃油深度脱硫一直是非常重要的研究课题. 目前, 加氢脱硫 (HDS) 是石油工业上广泛采用的脱硫技术, 它能够有效脱除燃油中的硫醚、硫醇和等无机硫化物, 但对于芳香族硫化物 (如二苯并噻吩、4,6-二甲基二苯并噻吩等), 则效果较差. 对于上述有机硫化物的深度脱除, 现有的加氢脱硫技术需要更为苛刻的反应条件, 如高温、高压、高活性贵金属催化剂等, 这势必导致燃油成本的大幅上升. 因此, 世界各国科学家都加强了高效非加氢脱硫方法的研究, 主要包括氧化脱硫法、吸附脱硫法、萃取脱硫法和生物脱硫法等, 其中氧化脱硫法是一种公认的具有应用前景的高效脱硫技术, 该技术只需在常温常压下进行, 可将含硫化合物氧化成其相应的砜类物质后, 再用溶剂萃取法或吸附法除去. 氧化脱硫反应中所涉及氧化剂有过氧化氢、有机过氧化物和氧气等. 在这些氧化剂中, 过氧化氢由于其活性高, 在氧化反应后的副产物只有水, 而被广泛研究.
离子液体作为一种低温熔融盐, 因其独特的理化性质, 如无蒸气压、低毒性、良好的溶解性以及结构可调等, 受到了广泛的关注. 其中, 功能化多酸基离子液体不仅具备离子液体的特点, 还具备多金属氧酸盐的优势, 已被用于燃油的均相氧化脱硫过程中. 但是, 此过程中离子液体往往用量较大, 催化剂难于回收和循环利用, 氧化剂用量较大, 阻碍其在工业中的应用. 为了克服上述缺点, 本课题组以多酸基离子液体[C16mim]3PW12O40 和正硅酸四乙酯为原料通过溶胶-凝胶法直接合成了一系列含钨功能化介孔复合材料 W-SiO2, 其中咪唑型阳离子作为介孔模板剂, 而多酸阴离子作为金属源. 采用 XRD, IR, Raman, BET, DRS, TEM 等测试手段对所合成的材料进行了表征. 结果表明, 钨活性物种是以氧化钨的形式存在, 并且能够均匀地分散在载体二氧化硅上, 所合成的材料比表面积为 513-743 m2/g, 孔体积为 0.37-0.50 cm3/g, 孔径为 2.91-3.20 nm. 将所合成的材料 W-SiO2-20 应用于燃油氧化脱硫反应 (过程中无需有机溶剂), 结果表明, 所合成的复合材料既能作为吸附剂来吸附有机硫化物, 又能作为催化剂来活化过氧化氢以氧化有机硫化物. 在最优条件 (反应温度 60 oC, O/S 摩尔比为 2.5, 反应时间 40 min) 下, 二苯并噻吩脱除率可 100%, 而且反应体系易于循环使用, 7 次循环后脱硫率无明显降低. 此外, 还考察了复合材料在相同条件下对于不同硫化物的脱除效果, 结果表明, 反应活性顺序为 4,6-DMDBT > DBT > BT > DT.
