硫在過渡金屬磷化物加氫脫硫催化中的促進作用機制

合成了二苯并噻吩（DBT）和二甲基二苯并噻吩部分加氫中間體，并以它們作模型含硫化合物，結合XPS及CO吸附等表征手段，系統(tǒng)研究了芳香雜環(huán)類含硫化合物在過渡金屬磷化物上的加氫脫硫（HDS）機理和動力學，掌握了Ni2P和MoP催化劑HDS反應特點。發(fā)現(xiàn)體相Ni2P催化劑具有較低的加氫活性，當采用四氫DBT和六氫DBT作模型化合物時，在脫硫產物中發(fā)現(xiàn)了苯基環(huán)己烯的三個異構體，首次為芳香雜環(huán)含硫化合物β-消除斷裂方式脫硫機理提供了明確的證據。MoP表現(xiàn)出較高的加氫/脫氫活性。在反應過程中S嵌入到MoP催化劑表面，形成新的具有更高直接脫硫活性的反應中心。催化劑表面的S物種源于DBT等含硫化合物而不是H2S。針對過渡金屬磷化物開展了XAS表征，揭示了TiO2和CeO2對Ni2P的助催化機制，它們不僅改變了催化劑電子狀態(tài)，還促進了具有較高加氫活性的無定型Ni的生成。此外，還發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)程序升溫還原制備的Ni2P催化劑中，有過量的P嵌入到Ni2P相中，導致晶格畸變和電子狀態(tài)變化，進而影響了Ni2P的HDS性能。研究發(fā)現(xiàn)等離子體和光催化劑協(xié)同可以將H2S完全分解為無毒的單質硫同時獲得寶貴的氫氣，為H2S的清潔高效利用提供了一條新的途徑。載體酸堿性質是決定貴金屬加氫精制催化劑活性和穩(wěn)定性的關鍵因素之一。酸性的Al-MMC-41作載體制備的Pt和Pd催化劑具有較高的HDS活性，而且其失活較慢并且可以通過H2還原再生。而Si-MCM-41擔載的催化劑活性較低并且在HDS過程中表現(xiàn)出不可逆的失活。在此基礎上合成了一種具有較強酸性的介孔硅鋁分子篩，可用作貴金屬催化劑載體。用H3PMo12O40和[Bmim]Br離子液體合成了一種有機基團功能化的固體雜多酸[Bmim]3PMo12O40/SiO2雙親催化劑，對DBT表現(xiàn)出較高的氧化脫硫活性。探討了MoO3和WO3系催化劑氧化脫硫構效關系，發(fā)現(xiàn)表面部分還原的MoO3具有更高的氧化脫硫活性，八面體配位的WO3相活性高于高度分散的四面體配位的W物種。此外，項目還在新型催化材料合成方面進行了有益探索。

過渡金屬磷化物是一類新型高活性、高穩(wěn)定性加氫脫硫催化劑。申請者在近期研究中發(fā)現(xiàn)，H2S鈍化的Ni2P催化劑無需再還原處理，即可獲得更高加氫脫硫活性；而用硫化-還原法制備的MoP催化劑也有優(yōu)異的加氫脫硫活性。可見，硫在過渡金屬磷化物加氫脫硫催化反應中起著非常重要的作用，硫的促進作用機制的解析對于豐富金屬磷化物加氫脫硫理論和研制高性能催化劑具有重要意義。本項目擬通過原位EXAFS和Raman原位表征研究硫化-還原、H2S鈍化和加氫反應過程中硫的引入和作用機制；采用STM/AFM、XPS、TEM、NMR等研究硫的引入對金屬磷化物結構和表面狀態(tài)的修飾作用；以二苯并噻吩和4,6-二甲基二苯并噻吩考察催化劑的活性，反應網絡及其動力學。關聯(lián)結構、表征、活性和動力學研究結果，揭示金屬磷化物上加氫脫硫反應機理和硫的作用機制，為構建高性能金屬磷化物加氫脫硫催化體系奠定基礎。

一種含分子篩的加氫脫硫催化劑，以氧化鋁和ETS的鈦硅分子篩為載體復合而成，以至少一種Ⅷ族Fe、Co、Ni金屬和至少一種ⅥB族Mo、W金屬為活性組分，ETS的鈦硅分子篩在催化劑中的使用量為相對于催化劑的總重量的0.5％～50.0％的重量百分含量，所述的氧化鋁在催化劑中的使用量為相對于催化劑的總重量的20.0％～80.0％的重量百分含量，其表面酸性分布可控，從而可以改善金屬組分與載體之間的相互作用，從而提高金屬組分在載體上的分散度，進而提高其的加氫催化活性。 2100433B

用于固定床渣油加氫反應器，裝填在脫金屬催化劑后面，脫除渣油中硫、氮的催化劑。活性組分為Co-Mo或Ni-Mo，載體以γ-氧化鋁為主。

用于催化裂化汽油加氫精制。選擇性脫除其中的硫化物并最大限度保留烯烴，降低汽油辛烷值的損失，其活性組分主要由Co-Mo及助劑構成。