柱插層二硫化鉬復(fù)合材料的制備及其催化加氫性能的研究.pdf

1、本文采用單分子層剝離-重堆技術(shù)，在二硫化鉬夾層中插入Ni2+，組裝成Ni—MoS2復(fù)合材料；金屬Al3+、稀土金屬La3+、非金屬P分別對Ni—MoS2進(jìn)行摻雜和改性，得到Al/Ni—MoS2、La/Ni—MoS2、P/Ni—MoS2復(fù)合材料，以抽余油、硝基苯、環(huán)丁烯砜、二苯并噻吩、喹啉催化加氫為探針反應(yīng)，考察了無機(jī)離子(Ni2+、Al3+、La3+)撐柱MoS2、非金屬P與MoS2夾層之間的相互作用及其對催化反應(yīng)的影響，確定了最佳反應(yīng)

2、工藝條件。通過x粉末衍射(XRD)、傅立葉紅外光譜(FT—IR)、拉曼光譜(Raman)、熱重—熱分析(TG—DSC)、紫外—熱分析(UV—DSC)、程序升溫還原(TPR)、電感耦合—等離子發(fā)射光譜(ICP—AES)、比表面(BET)等檢測方法，揭示了二硫化鉬復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和催化加氫性能。
　　 本文所得結(jié)論如下：
　　 (1)在超聲波作用下，正丁基鋰柱插MoS2夾層，合成了前驅(qū)體LixMoS2。由原子吸收光譜得到x=

3、0.93～0.96；通過XRD、FT—IR、UV—vis檢測，揭示了LixMoS2的微觀結(jié)構(gòu)和內(nèi)在規(guī)律性，證實了LixMoS2為亞穩(wěn)態(tài)的八面體構(gòu)型，LixMoS2的DSC曲線上的放熱峰也可以對此進(jìn)行較合理的解釋。本研究為進(jìn)一步合成高活性、高選擇性的柱撐MoS2加氫催化劑及生產(chǎn)高附加值的二硫化鉬提供實驗依據(jù)。
　　 (2)超聲波輔助下，采用單分子層剝離—重堆技術(shù)，合成了Ni—MoS2、Al/Ni—MoS2、La/Ni—MoS2、P

4、/Ni—MoS2復(fù)合材料。
　　 (3)以抽余油催化加氫為探針反應(yīng)，考察了Ni—MoS2復(fù)合材料加氫脫硫、加氫脫芳的活性。抽余油催化加氫制備特種溶劑油最佳反應(yīng)條件：n(Ni)：n(Mo)=0.06、氫氣壓力6.0 MPa、反應(yīng)溫度633 K，抽余油加氫脫硫(HDS)的轉(zhuǎn)化率為99.2％，加氫脫芳烴(HDAr)的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了98.7％。
　　 (4)以Al/Ni—MoS2為催化劑，硝基苯液相催化加氫為探針反應(yīng)，考察了Al/

5、Ni—MoS2催化活性。結(jié)果表明，硝基苯加氫制備苯胺最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度383 K、H2壓力2.0 MPa、液時空速3h-1、n(Ni)：n(Al)=0.5，此時硝基苯的轉(zhuǎn)化率為99.1％，苯胺的收率為98.8％。
　　 (5)利用吸附法，系統(tǒng)考察了活性炭、離子交換樹脂精制環(huán)丁烯砜的方案，重點(diǎn)對環(huán)丁烯砜、環(huán)丁砜的FT—IR譜圖進(jìn)行解析，彌補(bǔ)了該方面的研究空白，為深層研究其微觀結(jié)構(gòu)，開拓其應(yīng)用空間，提供了基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)。活性炭、

6、離子交換樹脂串聯(lián)去除工業(yè)級環(huán)丁烯砜雜質(zhì)的效果最佳。利用精制的環(huán)丁烯砜催化加氫，合成出了高純度的環(huán)丁砜，環(huán)丁烯砜轉(zhuǎn)化率大于99.8％。
　　 (6)采用La/Ni—MoS2為加氫催化劑，以精制后的環(huán)丁烯砜催化加氫為探針反應(yīng)，考察其催化活性。環(huán)丁烯砜催化加氫制備環(huán)丁砜最佳反應(yīng)條件：n(La)：n(Ni)=0.05、氫氣壓力2.5 MPa、反應(yīng)溫度333 K，環(huán)丁烯砜轉(zhuǎn)化率為99.8％，環(huán)丁砜收率達(dá)到了95.5％。由于鑭的特殊外層電子

7、結(jié)構(gòu)，La3+在La/Ni—MoS2的添加量直接關(guān)系到催化活性和選擇性。La3+的添加，增多了還原態(tài)Ni，使活性中心明顯增多。
　　 (7)以二苯并噻吩、喹啉催化加氫為探針反應(yīng)，P/Ni—MoS2復(fù)合材料為加氫催化劑，考察了P/Ni—MoS2催化活性。結(jié)果表明，P/Ni—MoS2具有很強(qiáng)的加氫脫硫、脫氮活性和選擇性，P元素的最佳添加量為2.05wt％，二苯并噻吩、喹啉的轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到了98.2％、99.8％。XRD、FT—IR、