Co调变MoS2催化剂的作用本质及其FCC汽油选择性加氢脱硫机理

采用含硫前驱体四硫代钼酸铵直接构建MoS₂催化剂,通过调变Co/Mo原子比深入认识Co调变MoS₂催化剂的作用本质及其FCC汽油选择性加氢脱硫机理。借助XRD、HRTEM、XPS、H₂-TPR和Py-FTIR表征发现,Co/Mo原子比能够影响催化剂的活性相微观结构组成,从而影响催化剂的加氢脱硫活性和选择性。当Co/Mo（atomic ratio）<0.2时,助剂Co原子倾向于占据MoS₂相的边角位而形成CoMoS活性相,明显提高了催化剂的加氢脱硫活性;当0.2 < Co/Mo（atomic ratio） < 0.6时,助剂Co在催化剂表面形成适量的Co₉S₈相,其产生的溢流氢能提高硫化物的脱除活性而对烯烃饱和活性的影响较小;当Co/Mo（atomic ratio）>0.6时,过量的Co会形成大颗粒的Co₉S₈相,阻碍硫化物和烯烃与催化剂活性中心的接触,从而降低催化剂的活性和选择性。     

CO吸附原位红外光谱结合分子模拟计算研究FCC汽油加氢脱硫催化剂的选择性

以脱硫选择性不同的2组催化裂化汽油加氢脱硫催化剂为研究对象, 采用CO吸附原位红外光谱表征了2组催化剂的活性相特征, 并通过分子模拟计算方法比较了助剂Co加入前后噻吩和1-己烯在催化剂表面的电荷分布、吸附能及其加氢反应的活化能等, 探讨了助剂Co的加入对选择性加氢脱硫催化剂脱硫选择性的作用机理. 结果表明, 加氢脱硫催化剂CoMoS活性相的增加有利于提高催化剂的加氢脱硫/加氢降烯烃(HDS/HYD)选择性. 与1-己烯加氢位相比, Co的加入显著提高了噻吩分子加氢位的缺电子性, 噻吩在催化剂表面的吸附度增强, 显著降低噻吩加氢反应的能垒, 从而使噻吩加氢反应更易进行. 这也表明CoMoS为高HDS活性、高HDS/HYD选择性的活性相.     

Ni对MoS_2基催化剂活性相及加氢脱氮脱硫性能的影响

为了获得较多高活性II型MoS_2活性相,采用四硫代钼酸铵原位热分解法制备了MoS_2基催化剂,对比分析了Ni源引入方式和热分解气氛对MoS_2活性相微观结构、表面元素化学状态和加氢脱氮脱硫性能等的影响。结果表明,同时引入Mo源和Ni源原位沉淀生成无定形NiMoS_4后,再热分解有利于Ni取代MoS_2片晶边缘的Mo原子,被修饰后的MoS_2片晶保持较高的分散度、适宜的长度(3-5 nm)和堆叠层数(2-4层),从而在边缘暴露较多具有加氢和氢解活性的rim和corner活性位点。热分解气氛H_2比N_2更有利于Ni在热分解过程中取代MoS_2边缘的Mo原子,形成更多II型NiMo-S活性结构,有利于喹啉和二苯并噻吩的吸附活化和加氢反应。当加氢反应温度340℃、氢压3 MPa、重时空速23.4 h~(-1)、氢油比为600和使用0.1 g NMS-H_2催化剂时,喹啉加氢脱氮转化率达23.8%,二苯并噻吩加氢脱硫转化率达93.3%。     

高表面积复合氧化物Co-O-Si的制备及其催化1-己烯骨架异构和噻吩加氢脱硫活性

通过硝酸钴与硅酸钠共沉淀、辅以正丁醇干燥技术制备了具有原子分散度的Co-O-Si复合氧化物（Co/Si原子比 ≈ 0.65）,该催化剂具有较大的比表面积（562 m²/g）和较强表面酸性. 在硫化处理后,能够形成高度分散的硫化物活性组分,在模型汽油加氢处理反应中显示了较高的催化活性,在573 K时,噻吩的加氢脱硫活性可达99.4%,同时,1-己烯的骨架异构收率达到了35%. 该催化剂虽然不含Mo,其加氢脱硫活性可与工业催化剂Co-Mo/γ-Al₂O₃相当. 而在汽油深度加氢脱硫过程中,直链烯烃往往被加氢饱和,造成辛烷值损失. 该催化剂则可使部分直链烯烃发生骨架异构而生成异构烷烃,可减少深度加氢脱硫过程中的辛烷值损失.     

助剂Ni与载体的相互作用及其对NiMo/γ-Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的影响

以γ-Al_2O_3为载体,制备了一系列不同NiO负载量的NiMo/γ-Al_2O_3催化剂,利用XRD、~(27)Al-MAS NMR、Py-FTIR和HRTEM等技术对其进行了表征;在高压微反装置对该系列催化剂的加氢脱硫性能进行了评价,研究了助剂Ni与载体γ-Al_2O_3中不饱和铝间的相互作用及其对催化剂活性相结构形貌和催化活性的影响。结果表明,助剂Ni优先作用于γ-Al_2O_3表面的四配位不饱和铝原子位置;随着NiO负载量的增加,硫化态NiMo/γ-Al_2O_3催化剂中MoS_2活性相的长度变短、堆垛层数增加。Ni的引入能明显提高NiMo/γ-Al_2O_3催化剂的加氢脱硫活性,但其加氢选择性则有所降低。     

噻吩加氢脱硫和四氢萘催化加氢反应中的载体和助剂的影响

 为了更好地认识加氢脱硫和催化加氢反应中的载体影响和助剂效应，在同样的催化剂制备方法及反应条件下，研究了噻吩加氢脱硫（HDS）和四氢萘催化加氢（HYD）反应．结果表明，对于无助剂的Mo和W催化剂，载体对催化活性的影响顺序为TiO2－Al2O3＞ZrO2＞Al2O3．助剂的添加改变了催化剂活性顺序．Ni助剂催化剂的活性明显高于Co助剂催化剂．ZrO2担载的添加Ni的Mo和W催化剂分别获得了最佳的HDS和HYD活性．然而，添加Pt的Mo和W催化剂其HDS和HYD活性仅是Pt与Mo（W）二者的加和，Pt与Mo（W）之间没有协同效应．先将担载的Mo和W预硫化再将助剂引入体系的催化剂制备方法可以避免Ni和Co过早硫化形成类硫化镍（或硫化钴）物相，与采用螯合物分子方法制备的催化剂间有一定的相似性．     

硫化态三组元NiMoP／ γ—AI2O3催化剂的TPR表征及噻吩HDS活性的研究

石油馏份油加氢精制的核心是馏份油的加氢脱硫（HDS）和加氢脱氮（HDN）。目前用于基础研究与工业过程的加氢精制催化剂主要是负载型过渡金属硫化物[Co(Ni)Mo(W)/γ-AI2O3]^[1,2]。近年来的研究结果表明,在活性相中引入其它适宜种类的助剂组元有助于催化剂活性及产物选择性的改善^[3,4]。本文以Keggin型钼磷酸为硫化物前体活性相钼磷源、硝酸镍为镍源制成不同钼含量的负载型硫化态三组元催化剂（NiMoP/γ-AI2O3）,并在TPR及连续流动固定床反应装置上考察了催化剂的氢还原性能及模型底物噻吩HDS反应活性。     

Dibenzo二苯并噻吩在负载型 CoMoN_x/γ-Al2_O_3催化剂上的加氢脱硫

用浸渍法制备出γ- Al2 O3 负载不同 Co/( Co+ Mo)比的 Co Mo氧化物 ,以其作为前驱体 ,在 N2 - H2混合气体中程序升温反应 ,合成出一系列 Co Mo Nx/γ- Al2 O3 催化剂 .用二苯并噻吩 ( DBT)的加氢脱硫作为模型反应 ,评价了催化剂的催化活性和选择性 .研究表明 ,Co Mo Nx/γ- Al2 O3 催化剂催化 DBT的脱硫有两条途径 :一是直接氢解脱硫 ,产物为联苯 ;另一途径是 DBT上的苯环先加氢然后脱硫 ,主要产物是环己基苯 .其中 ,第一条途径为主要反应 .不同的预处理条件对催化剂的活性和选择性有明显影响 ,预还原并未提高催化剂的活性 ,预硫化却减低了产物的选择性 .在较宽的 Co/( Co+ Mo)比范围内 ,Co Mo Nx/γ- Al2 O3催化剂都显示出较高的催化活性     

钴掺杂对碳化钼催化噻吩加氢脱硫性能的影响

以MoO3和CoMo混合氧化物为前驱体, 制备了碳化钼和碳化钼-钴催化剂, 采用XRD, BET, SEM和XPS等技术对其进行了表征, 研究了Co掺杂对碳化钼催化剂噻吩加氢脱硫性能的影响. 结果表明, 掺入适量的Co后制得的CoMo双金属混合氧化物为MoO3和CoMoO4的两相混合体, 经CH4/H2气氛程序升温还原碳化反应生成共生共存的Co-Mo2C, Co以金属细颗粒的形态均匀地分散在生成的Mo2C组分之间. 在共生过程中含Co物种的掺入可降低制备碳化钼所需要的还原碳化温度, 使制备的碳化钼颗粒变小, 比表面积增大, 表面Mo2+含量增多, 从而对碳化钼的噻吩加氢脱硫活性有较好的促进作用, Co的添加量以Co/Mo摩尔比为0.2左右较为适宜. 用化学共沉淀法制得的Co-Mo2C共生共存体系的噻吩加氢脱硫反应活性, 好于由金属Co与Mo2C机械混合法制得的Co+Mo2C二相共存体系. 这表明当两个活性相共存时, 只有经过相互共生过程才能发挥其最佳的协同效应.     

磷含量对NiMo/γ-Al_2O_3催化剂活性相结构的影响

采用程序升温还原(TPR)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征手段对共浸渍法制备的不同磷含量NiMo/γ-Al2O3催化剂进行了表征,研究了磷含量对NiMo/γ-Al2O3催化剂活性相结构的影响。TPR研究表明,磷能够减少四面体配位Mo物种的数量,增加八面体配位Mo物种的数量,促进高活性Ⅱ型"Ni-Mo-S"活性相的形成。HRTEM研究表明,随磷含量的增加,MoS2颗粒堆积层数增加,催化剂的加氢选择性提高;适量磷能够增加边角位有效Mo原子的分散度(fMo),增加催化剂表面加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)活性位的数量。上述结论得到了XPS表征的证实:适量磷增加了催化剂表面Mo原子浓度、提高有效助剂比率(PR)和提升比率(Ni/Mo),相应催化剂表现出最高的HDS和HDN活性;但过高磷含量能够引起MoS2颗粒过度堆积,片层长度过长,导致活性位数量减少,催化活性降低。     

磷含量对NiMo/γ-Al2O3催化剂活性相结构的影响

采用程序升温还原（TPR）、高分辨透射电镜（HRTEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征手段对共浸渍法制备的不同磷含量NiMo/γ-Al₂O₃催化剂进行了表征,研究了磷含量对NiMo/γ-Al₂O₃催化剂活性相结构的影响。TPR研究表明,磷能够减少四面体配位Mo物种的数量,增加八面体配位Mo物种的数量,促进高活性Ⅱ型"Ni-Mo-S"活性相的形成。HRTEM研究表明,随磷含量的增加,MoS₂颗粒堆积层数增加,催化剂的加氢选择性提高;适量磷能够增加边角位有效Mo原子的分散度(fMo),增加催化剂表面加氢脱硫（HDS）和加氢脱氮（HDN）活性位的数量。上述结论得到了XPS表征的证实：适量磷增加了催化剂表面Mo原子浓度、提高有效助剂比率（PR）和提升比率（Ni/Mo）,相应催化剂表现出最高的HDS和HDN活性;但过高磷含量能够引起MoS₂颗粒过度堆积,片层长度过长,导致活性位数量减少,催化活性降低。     

过渡金属硫化物催化剂催化加氢作用机理

负载型过渡金属(Co、Mo、Ni、W)硫化物催化剂广泛应用于石油炼制催化加氢过程.为了开发高性能的加氢催化剂,过渡金属硫化物催化剂催化活性相的结构与加氢脱硫性能的关系一直以来是催化研究的热点之一.本文从过渡金属硫化物催化剂的活性相结构和反应物在催化剂表面活性位上的吸附-催化反应机理两个方面阐述了过渡金属硫化物催化剂的催化作用研究进展,并对过渡金属硫化物催化剂催化机理研究存在的争议和未来的研究方向进行了分析.     

过渡金属硫化物催化剂催化加氢作用机理

负载型过渡金属(Co、Mo、Ni、W)硫化物催化剂广泛应用于石油炼制催化加氢过程。为了开发高性能的加氢催化剂,过渡金属硫化物催化剂催化活性相的结构与加氢脱硫性能的关系一直以来是催化研究的热点之一。本文从过渡金属硫化物催化剂的活性相结构和反应物在催化剂表面活性位上的吸附-催化反应机理两个方面阐述了过渡金属硫化物催化剂的催化作用研究进展,并对过渡金属硫化物催化剂催化机理研究存在的争议和未来的研究方向进行了分析。     

过渡金属硫化物催化剂催化加氢作用机理

负载型过渡金属(Co、Mo、Ni、W)硫化物催化剂广泛应用于石油炼制催化加氢过程.为了开发高性能的加氢催化剂,过渡金属硫化物催化剂催化活性相的结构与加氢脱硫性能的关系一直以来是催化研究的热点之一.本文从过渡金属硫化物催化剂的活性相结构和反应物在催化剂表面活性位上的吸附-催化反应机理两个方面阐述了过渡金属硫化物催化剂的催化作用研究进展,并对过渡金属硫化物催化剂催化机理研究存在的争议和未来的研究方向进行了分析.     

NiMo 催化剂上MoS2 形貌与其DBT 加氢脱硫选择性的关系

制备了两个系列不同镍钼负载量的NiMo 催化剂,并用X 衍射、N2 物理吸附和透射电镜进行了表征。以二苯并噻吩
为模型硫化物,在高压固定床微型反应器上对该NiMo 催化剂的加氢脱硫性能进行了评价,研究了MoS2 形貌与催化剂加氢脱
硫选择性之间的关系。结果表明,镍钼负载量对MoS2 形貌有明显的影响。Mo18Ni4 催化剂(含18% MoO3 和4% NiO)上
MoS2 呈多级层状结构,具有较高的加氢脱硫活性和优异的加氢脱硫选择性。加氢选择性与催化剂上活性组分MoS2 的堆积层
数相关联呈很好的线性关系;堆积层数越多,其加氢选择性也越高。     

准“原位”XPS技术研究加氢精制催化剂的硫化过程

用准“原位”XPS技术研究了Mo/Al_2O_3、Mo/TiO_2-Al_2O_3、CO/Al_2O_3、CO/TiO_2-Al_2O_3、Co-Mo-Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3等催化剂的硫化过程．结果表明：对以Al_2O_3为载体的催化剂，当Mo或Co载量较低(分别低于0.05 gMoO_3/gAl_2O_3或0.03gCoO/gAl_2O_3)时，没有Mo或Co硫化物的生成，而以TiO_2改性的Al_2O_3为载体的催化剂，Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂的硫化较Mo/Al_2O_3容易得多, 表现为在较低温度下，负载在TiO_2改性Al_2O_3载体上的MoO_3，能很快硫化并达到相当大的硫化度, 对Co/Al_2O_3催化剂而言，即使在较高温度400 ℃时，载体上高分散的CoO物种仍难以硫化；而Co_3O_4微晶的硫化却容易得多, 载体用TiO_2改性，并不影响高分散形态的CoO催化剂的硫化，却明显地影响Co_3O_4微晶的硫化．噻吩加氢脱硫(HDS)的活性测量指出，对Co-Mo/Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂而言，HDS活性和硫化度之间存在着良好的相关性．并用TiO_2改性载体，可以增加Co-Mo催化剂的HDS活性和硫化度.     

镍助剂对碳化钼催化剂的二苯并噻吩加氢脱硫性能的影响

 将MoO3和Ni-Mo混合氧化物在CH4/H2气氛中程序升温还原碳化制备了相应的碳化钼和碳化镍钼催化剂, X射线粉末衍射表征其物相分别为β-Mo2C和Ni-Mo2C. 考察了Ni助剂对碳化钼催化剂的制备及二苯并噻吩加氢脱硫反应性能的影响. 结果表明, Ni助剂的加入降低了碳化钼催化剂所需的还原碳化温度,提高了催化剂的比表面积,并对其二苯并噻吩加氢脱硫反应活性有明显的促进作用. Ni助剂添加量以Ni/Mo原子比为0.3为宜,此时Ni和Mo之间的催化协同效应达到最佳. 当反应压力为3.0 MPa, 反应温度为330 ℃, 空速8 h-1, H2/原料液体积比为500∶1时, 625 ℃还原碳化制备的碳化镍钼催化剂对0.6%二苯并噻吩/环己烷溶液的二苯并噻吩转化率达到96.25%, 较相应的碳化钼催化剂提高了1.57倍.     

渣油加氢处理过程中Mo-V/Al_2O_3的催化性能及协同效应

采用孔饱和浸渍法制备了不同Mo/(Mo+V)原子比的Mo-V/Al2O3催化剂,运用拉曼光谱、H2程序升温还原和高分辨透射电镜对催化剂进行了表征,同时以萘为模型化合物,考察了催化剂的加氢活性;以科威特常渣为原料,考察了其加氢脱金属和脱硫活性.结果表明,在上述反应中,Mo与V具有协同作用.由于渣油中金属和硫的存在形态不同,并且V-Mo-S相和V-S相对于渣油加氢脱金属反应的催化作用要大于渣油加氢脱硫反应,因此与Ni-Mo/Al2O3催化剂相比,Mo-V/Al2O3催化剂的脱金属活性较高,而脱硫活性较低.     

硫化态PtMo/γ-Al2O3催化剂活性位的低温CO-FTIR方法表征及噻吩HDS活性的研究

目前, 负载型钼(钨)基双组元过渡金属硫化物[Co(Ni)Mo(W)/γ-Al2O3]被广泛应用于石油馏分油的加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)反应过程[1～3]. 许多研究结果表明, 硫化态Co(Ni)Mo(W)/γ-Al2O3催化剂的活性相组元钴(镍)、钼(钨)及硫形成具有二维六方点阵结构的Co(Ni)-Mo(W)-S相(slab). 其中钴(镍)和钼(钨)的主要催化功能依次是活化H2和锚定杂原子有机底物[3～5].     

甲硫醇在Co修饰MoS2团簇边缘位的脱硫机理研究

由于国家对石油产品中含硫量的严格控制,原油脱硫已成为石油化工生产中的一项紧迫任务.硫化钼作为高效加氢脱硫催化剂而被广泛研究.过渡金属Co掺杂提高了传统钼基硫化物加氢脱硫催化剂的催化活性,目前被广泛应用于原油催化脱硫.本文采用密度泛函理论,对Co修饰MoS₂三角形团簇边缘不饱和活性位（CUS）的形成及甲硫醇的催化脱硫过程进行了理论研究.结果表明,活性位形成过程中,氢气裂解的活性位为Mo原子和S原子,随后形成硫化氢并脱附.甲硫醇倾向于吸附在CUS的Top^Co位.通过电荷布居及前线轨道分析发现,Co的引入改变了表面原子电荷及CUS的LUMO轨道分布,并且Co表现出强吸电子能力,从而促进甲硫醇的吸附.CH₃SH最优脱硫路径为先后断裂S-H和C-S键形成甲烷实现脱硫,其中形成甲烷的基元步骤为整个脱硫反应的速率控制步骤,其能垒为1.51 eV.