纳米MoS_2催化剂的合成及其在加氢脱硫反应中的应用

通过羰基钼和升华硫反应制备了晶片层数为3～5,比表面积为71m2/g的纳米MoS2催化剂,并考察了其催化十二硫醇或二苯并噻吩的加氢脱硫活性.结果表明,在3.0MPa初始氢气压力下,该催化剂在200C和280C就可使十二硫醇和二苯并噻吩转化接近100%.     

纳/微米二硫化钼的化学制备及其催化加氢脱硫应用

二硫化钼(MoS2)是典型的层状过渡金属硫化物,因其在加氢催化、润滑、光电领域的广泛应用而备受关注。纳/微米材料由于特殊的微观结构而表现出很多优异的性质,因此具有特定形貌和结构的MoS2纳/微米材料的合成及性能研究对层状无机化合物的发展有重要意义。针对近年不断涌现的有关纳/微米MoS2及其在相关领域应用的报道,本文综述了MoS2的化学制备方法,主要介绍了基于热分解法、硫化法、水热/溶剂热法、液相沉淀法及新颖的物理化学联合技术等制备具有不同形貌和性能的纳/微米级MoS2及其复合材料,讨论了反应条件对产物形貌和性能的影响,评述了各种方法的特点。此外,简要介绍了非负载型和负载型MoS2催化剂在油品加氢脱硫方面的应用,并展望了其发展方向和应用前景。     

羟基铝柱撑二硫化钼的制备及其催化加氢性能

 采用单分子层技术将羟基铝聚合物Al7+13阳离子嵌入到二硫化钼板层间,得到层间距为1.488～1.599 nm的柱撑复合材料. X射线粉末衍射等研究表明,羟基铝聚合物Al7+13经60 ℃恒温陈化2 d即可作为稳定的柱撑液使用; 在柱撑反应体系中,较小的Al/Mo摩尔比有利于获得客体物种较均一和结晶度较好的柱撑复合材料. 与原料 2H-MoS2 相比,柱撑二硫化钼的层间距增大,晶粒变小,比表面积增加. 差示扫描量热分析结果表明,柱撑材料具有较好的热稳定性. 选择苯饱和加氢反应为探针,测定了柱撑材料的催化活性. 气相色谱测定结果表明,柱撑二硫化钼的催化性能显著优于未柱撑的 2H-MoS2 和Raney Ni催化剂. 这与柱撑材料比表面积的增大、可能存在的缺陷增多而导致活性位增多以及对氢气的有效吸附增加有关.     

高分散加氢脱硫催化剂制备及其对二苯并噻吩的催化性能

近年来,柴油发动机产生的废气污染已成为一个严重问题,环境法规对燃油中的硫含量限制越来越严格.因此,开发高效的深度加氢脱硫催化剂成为当今的热门课题之一.在柴油馏分中,由于存在空间位阻作用,二苯并噻吩(DBT)及其烷基取代的衍生物是最难脱除的.传统的加氢脱硫(HDS)催化剂通常是将活性金属担载在γ-Al2O3上.近年来,介孔材料如MCM-41,SBA-15,HMS,KIT-1和KIT-6等也被用作加氢脱硫催化剂载体,其大的比表面积有利于活性组分分散,大的规则孔径有利于反应物和产物扩散.其中,KIT-1介孔分子筛具有三维短蠕虫状介孔结构和大的比表面积,其酸性和水热稳定性都高于MCM-41.然而,由于无定形的孔壁使得介孔分子筛的酸性和水热稳定性较差,限制了其在石油化工领域的应用.而介微孔复合分子筛兼具了微孔分子筛酸性强、水热稳定性好和介孔分子筛的孔道优势,因此一经出现就引起了研究者广泛关注.有研究认为,增加载体酸性有利于加氢及促进C-S键氢解反应.载体中的微孔可高效吸附氢分子,降低HDS过程所需的温度和压力,实现温和条件下燃油超深度脱硫.目前,已有研究者将Y-MCM-41,介孔ZSM-5及Beta-KIT-6等多级孔分子筛用作催化剂载体,并进行了加氢脱硫性能研究,取得了良好效果.我们曾利用双模板剂一步晶化法水热合成了介微孔复合分子筛ZK-1.该分子筛既具有与KIT-1相似的短蠕虫状三维介孔孔道,又具有ZSM-5的微孔结构.其介孔孔径为2.7 nm,微孔孔径为0.6nm.该分子筛具有良好的水热稳定性和较高的酸性.本文在上述研究基础上,以不同硅铝比的ZK-1为载体通过过量浸渍法担载Co,Mo活性组分制备了CoMo/ZK-1 (Si/Al=30)和CoMo/ZK-1 (Si/Al=40)催化剂,并以相同方法制备了CoMo/γ-Al2O3,CoMo/AlKIT-1,CoMo/ZSM-5和CoMo/Mix(等量的ZSM-5和AlKIT-1混合物)催化剂作为对比.催化剂的N2吸附和NH3程序升温脱附表征结果表明,CoMo/ZK-1具有高于其他催化剂的比表面积(约700 m2/g)和介微孔结构,介孔孔径和微孔孔径分别为2.3 nm和0.6-1 nm.CoMo/ZK-1的酸量大于相同硅铝比的CoMo/AlKIT-1,这是由于ZK-1的介孔孔壁上含有沸石结构单元.通过H2程序升温还原表征可知,CoMo/ZK-1的高温氢耗峰面积较CoMo/γ-Al2O3和CoMo/ZSM-5相比明显减小,表明在CoMo/ZK-1上难还原的组分数量减少,载体与金属之间的相互作用减弱,这有利于金属组分的还原和硫化.紫外-可见漫反射光谱表征结果表明,在ZSM-5表面形成了大量的聚合态氧化钼物种,这是由于载体表面积小,金属组分分散不均匀.Co2AlO4或Co2SiO4相的出现是由于载体与金属间存在较强的相互作用.以ZK-1和AlKIT-1为载体的催化剂则避免了该情况的发生.从高分辨透射电镜照片可知,MoS2在ZK-1表面分散很均匀,其堆垛层数(2.5-2.7层)和片晶长度(3.9-4.0 nm)都达到较理想的数值,有利于形成更多的Co-Mo-S(Ⅱ)活性相.以二苯并噻吩为模型化合物,采用固定床反应器考察了上述6种催化剂的加氢脱硫活性.催化剂的脱硫率从高到低依次为:CoMo/ZK-1 (40)＞ CoMo/ZK-1 (30)＞ CoMo/γ-Al2O3＞ CoMo/ZSM-5＞ CoMo/Mix＞ CoMo/AlKIT-1.在较温和的反应条件(320℃,3MPa,WHSV=5h-1)下,CoMo/ZK-1对DBT的脱硫率达到93％以上.其原因主要是:(1)ZK-1的大比表面积使Co,Mo活性组分高度分散在载体表面;(2)载体与金属之间较适中的相互作用有利于活性组分的还原与硫化;(3)ZK-1含有的沸石结构单元使其比AlKIT-1具有更多的酸中心,有利于提高HDS反应活性.     

由非晶态Ni-P低温制备Ni2P催化剂及其对二苯并噻吩加氢脱硫的催化性能

 以非晶态Ni-P合金为前驱体,在低温下通过PH3处理制备了Ni2P/SiO2-Al2O3催化剂,并用X射线衍射(XRD)、 透射电镜(TEM)、 电感耦合等离子体发射光谱、 N2吸附和X射线光电子能谱(XPS)进行了表征,以二苯并噻吩为探针,在小型连续流动固定床反应器上考察了催化剂的加氢脱硫性能. XRD结果表明,在200～300 ℃范围内前驱体都可以完全转化为Ni2P, 随着磷化温度的升高,晶体结构变得越来越完整. TEM观察发现, Ni-P粒子和Ni2P粒子的平均尺寸都在40～50 nm, 并且都能够高分散在SiO2-Al2O3载体上. XPS结果表明,不论是非负载还是SiO2-Al2O3负载的Ni2P, 表层主要为Ni2P和钝化层Ni3(PO4)2. Ni2P/SiO2-Al2O3催化剂在实验范围内表现出很好的二苯并噻吩加氢脱硫性能.     

高比表面积二硫化钼的制备及其对喹啉选择加氢反应的催化性能

通过四硫代钼酸铵与四甲基氯化铵的甲基取代反应合成了四甲基四硫代钼酸铵,并通过四甲基四硫代钼酸铵热解制备了具有较高比表面积的二硫化钼. 结果显示,由四甲基四硫代钼酸铵热解可以得到比表面积为108 m2/g以上的二硫化钼,而由四硫代钼酸铵热解得到的二硫化钼样品的比表面积仅为16 m2/g. 由四甲基四硫代钼酸铵热解得到的二硫化钼样品具有较低的结晶度,样品具有像干酪样状的半球形和卵形孔穴排列的特点,其孔径尺寸为4～12 nm. 四甲基四硫代钼酸铵热解制备的二硫化钼在喹啉选择加氢中显示出较高的催化活性和选择性.     

磷化镍/介孔TiO_2催化剂的制备及其催化加氢脱硫性能

以介孔TiO2(m-TiO2)为载体,采用程序升温还原法制备了Ni2P/m-TiO2催化剂,考察了不同起始Ni/P摩尔比及活性组分负载量对该催化剂结构及其催化加氢脱硫(HDS)性能的影响.结果表明,当Ni/P摩尔比为1.25时,活性组分以Ni2P为主,催化剂的最佳Ni负载量为10%.采用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、场发射扫描电镜和程序升温还原等技术表征了m-TiO2及其它不同载体负载的Ni2P催化剂.结果表明,高结晶度m-TiO2载体使Ni和P物种的还原温度大幅度降低,在450～600oC还原制得的Ni2P/m-TiO2催化剂的结构参数基本一致,比表面积均为90m2/g左右,具有很高的热稳定性和对二苯并噻吩的HDS催化性能.在相同的反应条件下,m-TiO2负载的Ni2P催化剂HDS性能最好,各载体负载的Ni2P催化剂活性大小顺序为Ni2P/m-TiO2Ni2P/SiO2Ni2P/P25.     

于苯并噻吩在分散型钼催化剂和原位产生的氢存在下的加氢脱硫：Ⅳ. …

研究了水／甲苯乳化液中二苯并噻吩（硫芴）在分散型钼酸、磷钼酸和四硫代钼酸铵催化剂存在下的加氢脱硫反应。反应在高压釜中于３４０℃及三种不同的气氛即Ｈ２,Ｈ２／Ｈ２Ｏ和ＣＯ／Ｈ２Ｏ（ＣＯ和Ｈ２Ｏ经水煤气转换反应（ＷＧＳＲ）产生原位氢的存在下进行。用ＧＣ和ＧＣ－ＭＳ鉴定、分析了气体和液体产物的组成。在此基础上,提出了包含直接氢解和加氢脱硫两个反应途径的硫芴加氢反应网络,并采用最优化法计算了反应网络的速率     

制备条件对碳化钼催化剂加氢脱硫性能的影响

以MoO3为前驱体,在CH4/H2气氛中程序升温还原碳化反应制备了Mo2C催化剂,用XRD和BET进行了表征. 以二苯并噻吩/环己烷溶液为模型反应物,评价了制备条件对碳化钼催化剂加氢脱硫性能的影响. 结果表明,在还原碳化温度为675 ℃,恒温保持150 min的合成条件下可制得高纯度的a-Mo2C催化剂,该催化剂表现出了较高的加氢脱硫活性,用质量分数为0.6%的二苯并噻吩/环己烷溶液为反应物,反应压力3.0 MPa,反应空速8 h-1,反应温度330 ℃实验条件下的二苯并噻吩加氢脱硫转化率达到了73.29%. 随还原碳化温度的升高和恒温保持时间的延长,制备的碳化钼催化剂的比表面积下降,表面积炭增多,引起其二苯并噻吩加氢脱硫活性的下降. 适当增大制备过程中还原碳化气体空速,有利于还原碳化反应过程中C、 O之间局部规整反应的进行,并对其二苯并噻吩加氢脱硫活性有明显的促进作用. 实验确定的还原碳化气体空速以1.8×104h-1为宜.     

二苯并噻吩在分散型钼催化剂和原位产生的氢存在下的加氢脱硫：Ⅰ.产物分布

研究了水／甲苯乳化液中二苯并噻吩在分散型钼酸和磷钼酸催化剂存在下的加氢脱硫反应。反应在高压釜中于３４０℃及经水煤气转换反应产生的原位氢存在下进行。用ＧＣ和ＧＣ－ＭＳ鉴定,分析了气体和液体产物的组成。结果表明：在反应过程中部分加氢的中间产物１,２,３,４－四氢硫芴和１,２,３,４,１０,１１－六氢硫芴的浓度相当高,但二联苯的浓度相对较低,说明加氢路径与氢解路径相当。     

新型大孔结构重油加氢催化剂的制备、表征与评价

将聚苯乙烯（PS）颗粒模板加入到铝溶胶中,经干燥、煅烧除去PS模板制备了大孔氧化铝载体;采用低温N₂吸附 脱附和SEM对合成Al₂O₃的孔结构进行了表征;将Co-Mo活性组分担载在大孔氧化铝载体上制得重油加氢催化剂,并以大港焦化蜡油为原料在固定床高压微反装置上对合成的催化剂进行活性评价。实验表明,加入PS模板后,Al2O3的比表面积增加了41.5m²/g,孔体积增加了0.35cm³/g;加氢脱硫活性提高了12%,脱氮活性提高了22%。     

Inclusion of ferrous phenanthroline in molybdenum disulfide

Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｌａｙｅｒｅｄｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｄｉｓｕｌｆｉｄｅｓｈａｓｂｅｅｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｐａｓｔｙｅａｒｓ[1].Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｄｅｐｅｎｄｓｓｔｒｏｎｇｌｙｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｄｉｓｕｌｆｉｄｅｓ.Ｆｏｒｉｎｓｔａｎｃｅ,ｖａｒｉｏｕｓｇｕｅｓｔｍｏｌｅｃｕｌｅｓｈａｖｅｂｅ…     

Synthesis of intercalation compounds of molybdenum disulfide with nitrogen-containing organic molecules and study of their microstructure

Reactions of single-layer dispersions of molybdenum disulfide with 2,2-bipyridyl, para-phenylenediamine, and hexamethylenetetramine afford intercalation compounds consisting of alternating MoS₂ layers and layers formed by organic molecules. The structures of the intercalation compounds were characterized by X-ray powder diffraction and electron microscopy data. The influence of pH on the composition of resulting compounds and the packing of the intercalant was examined.Published in Russian in Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 9, pp. 1837–1845, September, 2004.     

疏水性金属卟啉的合成及催化性能研究

本文合成了一类带疏水性长链的对称卟啉及其金属配合物, 研究了该类金属卟啉在CH2Cl2/H2O两相体系中催化苯乙烯的环氧化反应性能。通过以上研究, 发现催化反应体系中水相PH值对烯烃环氧化反应有很大影响; 改变金属卟啉的疏水性对催化反应影响不大; 具不同中心金属离子的金属卟啉有不同的催化活性, 催化活性顺序为:Mn>Co>Ni>Cu。     

巯基功能化介孔材料高效锚定钯负载型催化剂的制备及其苯酚加氢催化性能

以含巯基官能团有机硅烷修饰的介孔材料MCM-41和SBA-15为载体, 采用浸渍-氢气还原法制备了高分散和高活性的负载型Pd催化剂. X射线衍射、N₂吸附-脱附和透射电子显微镜表征结果显示, 所制Pd催化剂Pd-SH-MCM-41和Pd-SH-SBA-15具有很好的长程有序结构、分布均匀的孔径、高比表面积及高度分散的Pd颗粒. 苯酚加氢反应结果表明, 以Pd-SH-MCM-41和Pd-SH-SBA-15为催化剂时, 在80℃, 1.0MPa反应1h, 苯酚转化率达99%以上, 环己酮选择性为98%. 它们的催化活性为商业Pd/C催化剂的5倍, Pd/MCM-41和Pd/SBA-15催化剂的3倍. 这可归因于介孔材料表面修饰的巯基官能团对Pd的锚定作用, 避免了Pd颗粒的团聚, 使其高度分散在介孔材料上.     

络合作用对重油加氢处理催化剂性能的影响

以Ni、W为催化剂的活性金属组分,考察在金属组分浸渍液中加入有机络合剂对催化剂性质及加氢脱硫、脱氮性能的影响。结果表明,络合剂与金属组分共浸渍更有利于金属组分的分散;提高络合剂用量,既有利于提高主活性金属组分WO₃在载体表面的分散,又能促进六配位八面体Ni物种及高加氢活性相NiWO₃的形成;焙烧温度具有调变催化剂金属组分分散性及酸性的双重作用,在适宜的焙烧温度下制得的催化剂具有较好的酸性及加氢活性,主要表现为较高的加氢脱硫及脱氮活性。     

Probing the interfacial interaction between monolayer molybdenum disulfide and Au nanoclusters

Coupling of plasmonic metal nanostructures on two‐dimensional materials represents one promising approach to improve their optoelectronic device performance. In this article, we systematically investigated the interfacial interactions between Au nanoclusters and monolayer molybdenum disulfide (MoS₂) and the effect of Au decoration on the electrical transport and optical properties of MoS₂, through the combination of in situ MoS₂ field‐effect transistor device evaluation and in situ ultraviolet photoelectron spectroscopy and X‐ray photoelectron spectroscopy measurements. The in situ X‐ray photoelectron spectroscopy/ultraviolet photoelectron spectroscopy experiments revealed a weak interfacial coupling between Au nanoclusters and monolayer MoS₂. The absence of strong charge transfer between Au nanoclusters and MoS₂ was further confirmed by the photoluminescence and Raman measurements. It was also found that the electron charge‐carrier concentration in monolayer MoS₂ weakly depended on the coverage of Au nanoclusters. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

Novel Photochromic Compounds Responding to InGaN Diode Laser;Synthesis and Photochromic Behavior of Dibenzothiophenylcycloalkenes

lnrecentyears,phot0chromicc0mpoundshaveattractedincreasingattentionduetotheirpotentialapplicati0ninopticaldatast0rage'.Amongthem,1,2-diarylethenesc0nstituteanimp0rtantclassowingtotheirbistationarystatesthermalstabilityandfatigueresistance2.Mucheffortshavebeens0farpaidtosynthesizethematerialsthatabsorbnear-infraredlightinordertoachievecompatibilitywithconventi0nalinfrareddiodelaser(Xse0.8um)usedincompactdiscsystem.Mostoftheclosedf0rms0ftherep0rtedsynthesizeddiaryletheneshavetheirabsorPtionmaxim…     

碳化钼催化材料的制备、表征及CO加氢反应性能的研究

以MoO3为前驱体,CH4/4H2为碳化介质,通过程序升温反应法(TPRe)制备了不同晶型碳化钼 (β-Mo2C和α-MoC1-x) 催化材料,并通过XRD、BET、TEM、SEM和XPS等表征手段对碳化钼材料的晶体结构、比表面积、形貌及电子特征进行了研究;同时考察了不同晶型碳化钼的CO加氢反应性能。结果表明,其具有很高CO加氢活性,产物主要为烷烃,同时有少量低碳醇生成。因此,碳化钼有望成为新型F T合成或低碳醇合成的催化剂。     

乙二醇对磷掺杂NiMo/Al_2O_3加氢催化剂性能的影响

采用NiMoP浸渍液中添加乙二醇(EG)的方式制备了不同EG含量的NiMoP(x)/Al_2O_3催化剂,为研究EG及其含量对该系列催化剂催化性能和活性相结构的影响,用二苯并噻吩(DBT)和喹啉(Q)为模型化合物,考察了催化剂的加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)性能。结果表明,在EG添加量较低的情况下(EG/Ni物质的量比分别为0、0.5、1、2、3),EG能够明显提高催化剂对DBT和Q的HDS和HDN活性,其中,HDN活性提高幅度大于HDS,且随着EG含量提高,催化剂的HDS和HDN活性进一步提高。通过TEM分析和XPS分析可知,EG有助于增加催化剂中MoS_2颗粒的堆积层数和片层长度,且随着EG含量增加,堆积层数和片层长度都有所增加;EG有助于提高Mo表面原子浓度,对Ni表面原子浓度影响较小,但明显提高了Mo和Ni硫化程度。TG表征说明,EG在氧化铝和催化剂表面存在多种相互作用方式,并且存在与活性组分相互作用的耐高温有机物种。