钛催化中心类型和分布的精准构筑：高效氧化脱硫│NSR

海归学者发起的公益学术平台

分享信息，整合资源

交流学术，偶尔风月

可控构筑钛位点类型和分布策略的示意图

燃料中的硫化物在燃烧过程中造成了严重的空气污染。汽油中的噻吩类硫化物含量达 500–1600 ppm ，且难以通过当前的加氢脱硫技术去除。 基于钛位点的催化氧化脱硫技术被视为脱除氧化噻吩类硫化物的最佳手段之一，但是钛位点类型、分布的可控构筑仍是一个巨大的难题 。

针对这一挑战，该工作首先通过理论计算确认了 TiO ₆ 是催化氧化脱硫的高效催化活性中心 。基于该理论研究的指导， 设计了一种可控构筑 TiO ₆ 的方法 。介孔钛硅材料的合成过程中，带负电的钛硅酸根与带正电的表面活性剂胶束形成静电界面，除去胶束后得到介孔结构。该工作创新性地将传统的钛水解产物 TiOH 转变为新型 TiOOH ，水解产物电离程度增强超过 155 倍，形成大量的 TiOO ^– 离子。这些 TiOO ^– 离子精准组装在静电界面，并在焙烧后 定向转变为介孔表面的 TiO ₆ 。

（ a ）传统钛硅材料的合成过程；（ b ）静电界面的调控策略；（ c ）关键 TiOO ^– 的捕捉；（ d 、 e ）有序介孔结构的表征。

结构表征显示，由于钛水解产物电离程度增强加速了静电自组装过程，材料具备 高度有序的介孔结构 。 材料表面只含骨架内六配位钛物种，且为不对称、单核结构 。该工作进一步通过结合烷基化技术和核磁技术，验证了这种新型介孔表面 TiO ₆ 活性中心 具备开放式的结构 ，能够充分与大体积分子接触。该材料在一系列大分子噻吩类硫化物（苯并噻吩、二苯并噻吩、 4,6- 二甲基二苯并噻吩）氧化反应中均能够实现 深度脱硫 。其中，在 60℃ 下，能够在 3 分钟内脱除 100% 的 4,6- 二甲基二苯并噻吩，氧化效率是目前所报道最好催化剂的 5 倍 ，并具备优异的循环使用性能。

（ a–f ）钛位点结构的光谱表征；氧化脱硫性能：（ g ）苯并噻吩、（ h ）二苯并噻吩和、（ i ） 4,6- 二甲基二苯并噻吩。

值得注意的是，该工作提供了一个精准设计界面催化位点结构的范例，所发展的合成方法简单、成本低廉、易于放大，更容易实现工业放大试制。