TiO2柱撑海泡石负载Ni2P催化剂催化噻吩加氢脱硫性能研究

摘要

随着石油重质化和劣质化程度的加深以及环保法规对油品中硫含量的要求日趋严格，在学术界和产业界均提出了深度加氢脱硫的概念，对油品进行深度加氢脱硫已成为生产清洁燃料的最有效手段之一。因此，亟需研发新型高效加氢脱硫催化剂。
　　 过渡金属磷化物作为一类加氢精制催化剂新材料，不仅具有很高的加氢脱氮、脱硫活性，而且具有很好的抗积炭、抗中毒的能力，尤其以Ni2P催化剂性能最佳。本文采用程序升温还原法制备了一系列不同载体负载的Ni2P催化剂，以噻吩加氢脱硫为探针反应，考察其催化性能。采用X-射线衍射(XRD)、物理化学吸附(BET)、热重(TG)、透射电镜(TEM)和程序升温还原(TPR)等技术对催化剂进行了表征。
　　 第一部分采用离子交换法制备了TiO2柱撑海泡石。结果表明:海泡石经TiO2柱撑之后比表面积和孔容明显增大，晶面间距增大，热稳定性增强，表面酸性增强，酸量增加。
　　 第二部分以氢氧化镍和亚磷酸为催化剂前驱体，Ni/P初始摩尔比为1/2，采用程序升温还原法制备了TiO2柱撑海泡石负载的Ni2P催化剂，用于噻吩加氢脱硫反应。结果表明:以Ti-Sep为载体制备的Ni2P催化剂噻吩加氢脱硫活性明显优于以Na-Sep和HCl-Sep为载体的催化剂活性;Ni12P5相的加氢脱硫活性要比Ni2P相低。当Ni负载量为15％时，15％Ni2P/Ti-Sep催化剂具有最好的噻吩加氢脱硫活性，当反应温度为400℃，噻吩转化率可达100％。采用氢氧化镍和亚磷酸为前驱体制备催化剂可以省去煅烧过程，且催化剂的还原温度更低，明显减少能量消耗。
　　 第三部分以硝酸镍和磷酸氢二铵为催化剂前驱体，采用程序升温还原法制备了负载型Ni2P催化剂，用于噻吩加氢脱硫反应。制备Ni2P催化剂的最优条件为:Ni/P初始摩尔比为1.25/1、催化剂的最终还原温度为600℃、升温速率为3℃/min、Ni最佳负载量为15 w％。Ti-Sep负载的Ni2P催化剂比传统载体Al2O3负载的Ni2P催化剂具有更高的噻吩加氢脱硫活性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 过渡金属氮化物、碳化物催化剂

1．3 过渡金属磷化物催化剂

1．3．1 过渡金属磷化物的结构

1．3．2 Ni2P催化剂的制备方法

1．3．3 磷化物催化剂的催化性能

1．4 海泡石的理化性质

1．5 柱撑粘土的性质

1．6 TiO2柱撑粘土的研究进展

1．7 选题依据、研究内容及创新点

1．7．1 选题依据及研究内容

1．7．2 本工作的创新点

第2章 实验方法和数据处理

2．1 实验原料与实验仪器

2．2 载体的制备

2．3 催化剂的制备

2．4 催化剂性能评价

2．5 催化剂的表征

2．5．1 X-射线衍射(XRD)

2．5．2 透射电子显微镜

2．5．3 红外光谱分析

2．5．4 比表面的测定

2．5．5 热重分析

2．5．6 紫外-可见浸反射光谱(UV-vis)

2．5．7 程序升温还原

2．5．8 程序升温脱附(NH3-TPD)

第3章 TiO2柱撑海泡石的性能研究

3．1 XRD表征

3．2 TEM表征

3．3 载体的红外分析

3．4 氮气吸附-脱附等温线

3．5 载体的热重分析

3．6 载体的表面酸性分析

3．7 小结

第4章 以亚磷酸和氢氧化镍为前驱体制备Ni2P／Ti-Sep催化剂对噻盼加氢脱硫性能

4．1 催化剂的物相分析

4．2 催化剂样品的TEM分析

4．3 催化剂样品的红外分析

4．4 氮气吸附-脱附等温线

4．5 不同Ni负载量Ni2P／Ti-Sep催化剂对噻吩加氢脱硫活性影响

4．6 不同载体负载的Ni2P催化剂对噻吩加氢脱硫活性影响

4．7 小结

第5章 以硝酸镍和磷酸氢二铵为前驱体制备负载型Ni2P催化剂对噻吩加氢脱硫性能

5．1 催化剂表征

5．1．1 催化剂的物相分析

5．1．2 催化剂的H2-TPR

5．1．3 催化剂的比表面积

5．2 催化剂的催化性能

5．2．1 Ni／P摩尔比对Ni2P／Ti-Sep催化剂上HDS反应性能的影响

5．2．2 不同还原温度对Ni2P／Ti-Sep催化剂上HDS反应性能的影响

5．2．3 Ni负载量对Ni2P／Ti-Sep催化剂上HDS反应性能的影响

5．2．4 不同载体负载的Ni2P催化剂对噻吩加氢脱硫的影响

5．3 催化剂的稳定性考察

5．4 小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果