Ni/Mo/N催化剂合成及其在噻吩存在体系下苯加氢反应中的应用(英文)

Ni/Mo/N间隙型催化剂具有高的加氢活性及良好耐硫性, 可应用于煤液化油加氢精制高性能喷气燃料. N原子由于只占据晶格间隙位置, 在进入Ni/Mo过程中会因不占据晶格中的特定晶位, 容易从金属晶格溢出导致无法形成稳定的Ni/Mo/N间隙型催化剂. 为此, 本文利用前驱体晶型控制的方式来实现Ni/Mo/N催化剂合成. 采用络合物分解一步法, 考察了不同结晶过程和老化时间对合成的Ni/Mo/N催化剂用于苯加氢反应活性影响, 并采用X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电镜-能量色散X射线光谱对催化剂结构组成进行表征. XRD分析结果显示, 钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、乙酸镍[Ni(CH3COO)2·4H2O]和六亚甲基四胺(HMT)添加顺序、结晶过程和老化时间直接影响催化剂组成, 并决定Ni/Mo/N晶相的形成. 结晶过程慢速搅拌速度和短老化时间有利于合成含Ni2Mo3N, Mo2C和Ni晶相的高活性Ni/Mo/N间隙型催化剂, 使苯加氢制环己烷模型反应苯的最大转化率达93%, 环己烷选择性为100%. 含0.01 wt%噻吩的存在使苯转化率由72%降至50%, XPS分析结果表明, 催化剂表面形成的MoS2是催化剂活性降低的重要因素.     

噻吩在γ-Mo2N(100)表面上加氢脱硫反应的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了γ-Mo₂N(100)表面上的噻吩加氢脱硫(HDS)过程. 噻吩在γ-Mo₂N(100)表面上不同作用形式的结构优化结果显示, η5-Mo₂N吸附构型最稳定, 具有最大的吸附能(-0.56 eV), 此时噻吩通过S原子与Mo2原子相连平行表面吸附在四重空位(hcp 位). H原子和噻吩在hcp位发生稳定共吸附, hcp位是噻吩HDS的活性位点. 噻吩在γ-Mo₂N(100)表面进行直接脱硫反应, HDS过程分为S原子脱除和C₄产物加氢饱和两部分. 过渡态搜索确定了HDS最可能的反应机理及中间产物, 首个H原子的反应需要最大的活化能(1.69 eV),是噻吩加氢脱硫的控速步骤. 伴随H原子的不断加入, 噻吩在γ-Mo₂N(100)表面上优先生成―SH和丁二烯, 随后―SH加氢生成H₂S, 丁二烯加氢饱和生成2-丁烯和丁烷. 由于较弱的吸附, H₂S、2-丁烯和丁烷很容易在γ-Mo₂N(100)表面脱附成为产物.     

苯加氢反应中助剂K对Ni2Mo3N催化剂耐硫性能的影响

为提高Ni₂Mo₃N在芳烃加氢过程中的耐硫性,采用络合物分解法制备以碱金属K为助剂的K-Ni₂Mo₃N催化剂,并应用于0.01%(质量分数)噻吩存在下的苯加氢反应体系。研究表明,电子型助剂K的添加对于Ni₂Mo₃N晶体结构无影响,但可以提高催化剂噻吩初始耐硫性至85%(苯转化率)。分析原因发现,碱金属助剂K改变了催化剂表面Ni物种电子状态,增加Ni原子表面电子密度,使得表面Ni呈富电子状态,削弱噻吩与Ni间相互作用。     

噻吩在γ-Mo_2N(100)表面上加氢脱硫反应的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了γ-Mo2N(100)表面上的噻吩加氢脱硫(HDS)过程.噻吩在γ-Mo2N(100)表面上不同作用形式的结构优化结果显示,η5-Mo2N吸附构型最稳定,具有最大的吸附能(-0.56 eV),此时噻吩通过S原子与Mo2原子相连平行表面吸附在四重空位(hcp位).H原子和噻吩在hcp位发生稳定共吸附,hcp位是噻吩HDS的活性位点.噻吩在γ-Mo2N(100)表面进行直接脱硫反应,HDS过程分为S原子脱除和C4产物加氢饱和两部分.过渡态搜索确定了HDS最可能的反应机理及中间产物,首个H原子的反应需要最大的活化能(1.69 eV),是噻吩加氢脱硫的控速步骤.伴随H原子的不断加入,噻吩在γ-Mo2N(100)表面上优先生成―SH和丁二烯,随后―SH加氢生成H2S,丁二烯加氢饱和生成2-丁烯和丁烷.由于较弱的吸附,H2S、2-丁烯和丁烷很容易在γ-Mo2N(100)表面脱附成为产物.