二硫化钼复合材料的制备及加氢性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wj1982sp
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石油化工产品中含有大量的硫、氮等元素,燃烧后会排放二氧化硫等气体,污染大气环境,因此降低化工产品中的硫、氮的含量十分重要。目前最常用的方法是催化加氢精制。开发系列的高活性加氢催化剂,是提高加氢转化率的有效途径。目前,市场上常用的催化剂是负载型催化剂,其活性组分负载量受到载体比表面积和孔结构等约束,难以大幅度增加,而非负载型催化剂的活性组分含量高,表现出良好的催化活性,因此也成为新的研究方向。  二硫化钼是一种典型的过渡金属硫化物,近年来引起了广泛关注。二硫化钼层内原子间以共价键相连,在二硫化钼的边平面上,硫原子和钼原子未完全键合,处于一种配位不饱和的状态。由于二硫化钼边缘不饱和的配位,晶格缺陷暴露明显,这种晶格缺陷的暴露现象有利于该材料对分子的吸附和活化,因而使得其被广泛应用于催化、光电材料等领域。二硫化钼具有良好的催化及光电性能,但由于单一的二硫化钼存在传输电子能力差等缺点,因此常和其他材料复合使用和研究。  本文选用萘的加氢反应作为评价材料催化性能的模型反应,通过调整合成过程中的路线、热处理条件等,制备一系列形貌可控的具有催化加氢活性的非负载型二硫化钼催化剂,并且通过XRD、TEM、SEM、XPS等表征研究上述系列催化剂的物理化学性质及其对催化效果的影响,具体的研究内容分为以下部分:  (1)合成不同形貌的MoS2催化剂,考察MoS2的形貌不同对催化加氢的影响。实验发现,水热法合成的MoS2催化剂为纳米花状结构,其催化加氢活性较高;同时,经过热处理后的MoS2材料在性能上得到提高。  (2)利用水热法将MoS2复合氮化碳(g-C3N4),考察g-C3N4的添加对催化性能的影响。实验表明,当g-C3N4的添加量为30 mg时,合成的MoS2结构更均匀,催化性能达到55.7%,同时加入Ni作为助催化成分,控制Ni添加量制备出Ni-MoS2/g-C3N4材料,其对萘的催化加氢转化率达到87.6%。  (3)在制备出形貌均一的MoS2纳米花材料基础上,将其与CuS材料进行复合,在不改变MoS2形貌的基础上使Cu和Mo发生部分替换,研究时间、温度和浓度对制备材料及其催化加氢性能的影响,CuS/MoS2复合材料对催化加氢性能的效果要高于纯相MoS2,萘的转化率达到52.3%。  (4)对非金属元素碳、氧掺杂的二硫化钼/氧化石墨烯复合材料进行研究,分析两种经过改性后的MoS2材料对催化加氢影响。实验发现,C-MoS2/GO和O-MoS2/GO两种复合材料,经掺杂后其层间距增大,同时使MoS2暴露出更多的加氢活性位点,其催化萘加氢转化率得到了较大的提高,其中O-MoS2/GO催化萘加氢的转化率达47.1%。
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