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试议复合物M(=Zn/Ni/Mn)MoS非担载催化剂制备、表征和加氢脱硫催化性能

收藏本文 2024-01-02 点赞:16869 浏览:65015 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近年来,环境法规对油品中硫和芳烃含量的最低标准要求越来越高,为达到要求需要改善加氢脱硫处理的历程,或者利用更高脱硫活性的催化剂。然而改善加氢脱硫处理历程需要投入更多的资源成本,相比之下,比较经济有效的办法就是利用高效加氢脱硫活性的催化剂。由于传统的负载型催化剂受到载体上负载量的限制,很难使其活性得到大幅度的提升,由此不能满足环境法规的相关要求。在化学催化领域中,纳米粒子的一些重要特性,如粒径小、比表面积大、表面大量的空价原子缺陷等,导致表面活性很高,这些特性都大大提升了催化剂的选择性和反应活性,以而引起了催化工作者的广泛关注。本论文首先用四水合钼酸铵、硫化铵合成了原料四硫代钼酸铵,再用共沉淀法制备了单源前驱体M(en)3MoS4(M=Zn、Ni、Mn; en=C2H8N2),然后采取了制备纳米催化剂的传统策略焙烧法和溶剂热合成法制备了M-Mo-S双金属硫化物系统。通过UV-Vis, FTIR, XRD, TG-DTA, N2adsorption-desorption, SEM, TEM等多种表征手段对材料进行了浅析;考察了不同的焙烧温度、反应气氛条件以及溶剂热反应所用溶剂极性对产物形貌、结构以及催化性能方面的影响,并采取硫含量为86.8ppmw的苯并噻吩/正辛烷溶液作为模型化合物,对其脱硫催化性能进行了初步评价。实验探讨结果表明,焙烧Ni(en)3MoS4、Mn(en)3MoS4得到了孔隙丰富、呈层状结构的Mn-MoS2和Ni-MoS2复合物,并且两种催化剂的XRD表征中都出现了MoS2的(002)晶面,这表明MoS2沿c-轴方向堆积层数较高,Ni/Mn物种分散较好,分散于MoS2棱边位,与MoS2相互作用形成所谓的"Ni/Mn-Mo-S"相,产物有良好的加氢催化活性,脱硫率分别为71.2%和56.8%;采取溶剂热合成策略,得到结论是采取强极性溶剂-水作为溶剂热反应介质(即水热反应)得到了催化活性较好的Zn-Mo-S及Ni-Mo-S复合物,分散性较好,呈球状结构,颗粒尺寸分别在30-50nm,ZnS和NiS在系统中主要起到了分散MoS2的作用,通过XRD表征浅析得到的复合物并不是两种硫化物的简单机械混合,脱硫率分别为77.7%和42.4%。最终可以得出结论,在N2/H2气氛下焙烧得到的Ni-MoS2和水热合成法得到的Zn-Mo-S复合物催化活性很高,与传统的负载型催化剂NiMo/y-Al2O3相比,脱硫率提升了约20%,这为开发新的高效纳米催化剂提供了很好的参考依据。关键词:M(=Zn/Ni/Mn)-Mo-S复合物论文非担载论文催化剂论文加氢脱硫论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    目录8-11

    1 绪论11-21

    1.1 引言11-12

    1.2 纳米催化剂(Nanocatalysts,简称NCs)12-17

    1.2.1 纳米催化剂的特性13-14

    1.2.1.1 表面特性13

    1.2.1.2 体积效应13-14

    1.2.1.3 吸附特性14

    1.2.2 纳米催化剂的探讨进展14-15

    1.2.3 纳米催化剂的制备15-17

    1.3 非负载的纳米/微米复合金属硫化物17-20

    1.3.1 非担载的纳米/微米复合金属硫化物介绍17-18

    1.3.2 单源分子前驱体法合成纳米/微米复合金属硫化物材料18-20

    1.3.2.1 单源分子前驱体的定义18

    1.3.2.2 单源分子前驱体合成纳米/微米复合金属硫化物材料的特点18

    1.3.2.3 单源分子前驱体的结构特点18-19

    1.3.2.4 单源分子前驱体法合成纳米/微米金属硫化物材料的近况与前景19-20

    1.4 本论文的探讨目的及主要任务20-21

    2 Zn-Mo-S复合金属硫化物的制备及其性能探讨21-40

    2.1 前言21

    2.2 实验部分21-26

    2.2.1 实验所需试剂21

    2.2.2 实验仪器、设备及装置图21-22

    2.2.3 单源前驱体Zn(en)_3MoS_4(en=C_2H_8N_2)的制备22

    2.2.3.1 原料(NH_4)_2MoS_4的制备及合成策略的改善22

    2.2.3.2 单源前驱体Zn(en)_3MoS_4的制备22

    2.2.4 热分解法制备Zn掺杂的Zn-MoS_2系统22-23

    2.2.5 溶剂热法制备Zn-Mo-S复合金属硫化物23

    2.2.6 样品的表征23-26

    2.2.6.1 X射线衍射浅析(XRD)23-24

    2.2.6.2 傅里叶红外光谱浅析(FTIR)24

    2.2.6.3 热重-差热浅析(TG-DTA)24

    2.2.6.4 扫描电子显微镜(SEM)24-25

    2.2.6.5 透射电子显微镜(TEM)25

    2.2.6.6 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)25

    2.2.6.7 比表面积浅析仪(BET)25-26

    2.3 结果与讨论26-38

    2.3.1 单源前驱体的表征26-30

    2.3.1.1 原料(NH_4)_2MoS_4的表征26-28

    2.3.1.2 Zn(en)_3MoS_4的表征28-30

    2.3.2 产物的表征30-35

    2.3.2.1 热分解法制备Zn掺杂的Zn-MoS_2催化剂的表征30-31

    2.3.2.2 溶剂热法制备Zn-Mo-S复合金属硫化物的表征31-35

    2.3.3 产物对苯并噻吩加氢脱硫反应的活性评价35-38

    2.3.3.1 评价原料35

    2.3.3.2 评价装置35-36

    2.3.3.3 评价历程36

    2.3.3.4 苯并噻吩的HDS反应36-37

    2.3.3.5 产物浅析及数据处理37-38

    2.4 小结38-40

    3 Ni-Mo-S复合金属硫化物的制备及其性能探讨40-52

    3.1 前言40

    3.2 实验部分40-42

    3.2.1 实验所需试剂40-41

    3.2.2 实验仪器41

    3.2.3 单源前驱体Ni(en)_3MoS_4的制备41

    3.2.4 热分解法制备Ni掺杂的Ni-MoS_2系统41

    3.2.5 溶剂热法制备Ni-Mo-S复合金属硫化物41-42

    3.2.6 样品的表征42

    3.3 结果与讨论42-51

    3.3.1 单源前驱体Ni(en)_3MoS_4的表征42-45

    3.3.1.1 X射线衍射浅析(XRD)42-43

    3.3.1.2 傅里叶红外光谱浅析(FTIR)43-44

    3.3.1.3 热重-差热浅析(TG-DTA)44-45

    3.3.2 产物的表征45-50

    3.3.2.1 热分解法制备Ni掺杂的Ni-MoS_2催化剂的表征45-47

    3.3.2.2 溶剂热法制备Ni-Mo-S复合金属硫化物的表征47-50

    3.3.3 产物对苯并噻吩加氢脱硫反应的活性评价50-51

    3.3.3.1 评价原料50

    3.3.3.2 评价装置50

    3.3.3.3 评价历程50

    3.3.3.4 产物浅析及数据处理50-51

    3.4 小结51-52

    4 Mn-Mo-S复合金属硫化物的制备及其性能探讨52-61

    4.1 前言52

    4.2 实验部分52-53

    4.2.1 实验所需试剂52

    4.2.2 实验仪器52-53

    4.2.3 单源前驱体Mn(en)_3MoS_4的制备53

    4.2.4 热分解法制备Mn掺杂的Mn-MoS_2系统53

    4.2.5 样品的表征53

    4.3 结果与讨论53-59

    4.3.1 单源前驱体Mn(en)_3MoS_4的表征53-56

    4.3.1.1 X射线衍射浅析(XRD)53-54

    4.3.1.2 傅里叶红外光谱浅析(FTIR)54-55

    4.3.1.3 热重-差热浅析(TG-DTA)55-56

    4.3.2 热分解法制备Mn掺杂的Mn-MoS_2催化剂的表征56-58

    4.3.2.1 X射线衍射浅析(XRD)56-57

    4.3.2.2 扫描电子显微镜浅析(SEM)57

    4.3.2.3 透射电子显微镜浅析(TEM)57-58

    4.3.2.4 比表面积浅析(BET)58

    4.3.3 产物对苯并噻吩加氢脱硫反应的活性评价58-59

    4.3.3.1 评价原料58-59

    4.3.3.2 评价装置59

    4.3.3.3 评价历程59

    4.3.3.4 产物浅析及数据处理59

    4.4 小结59-61

    5 总结与展望61-62

    致谢62-63

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