硫化对体相MoP加氢脱氮和加氢脱氧性能影响

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富金属过渡金属磷化物(Ni2P、MoP及WP等)是重要的催化材料,在加氢精制、选择加氢/脱氢以及析氢等领域表现出良好的性能。与硫化物催化剂相比,过渡金属磷化物催化剂不仅具有更高的反应活性,还表现出独特的性能,即在加氢脱硫(HDS)反应初始阶段,磷化物催化剂的反应活性随反应时间的增加而增加。在HDS反应过程中,磷化物催化剂表面形成的金属磷硫相被认为是反应的真正活性相。硫化处理体相MoP可以得到表面含硫相,并且在HDS反应中表现出优异的C-S断裂活性。为了进一步研究硫化MoP催化剂断裂C-N键和C-O键的反应活性,本文以硫化氢(H2S)和二甲基二硫(DMDS)为硫化剂,并以十氢喹啉(DHQ)和二苯并呋喃(DBF)为模型化合物,考察硫化MoP催化剂的加氢脱氮(HDN)和加氢脱氧(HDO)反应性能。以DHQ为模型化合物探究了H2S和DMDS硫化对MoP催化剂HDN反应活性的影响。两种硫化剂处理都提高了MoP催化剂对DHQ的脱氢活性和C-N键断裂活性。采用H2S硫化时,低温(300 oC)硫化处理对MoP催化剂上DHQ的HDN反应更加有利,并且H2S硫化提高了MoP催化剂对十氢萘和1-甲基环己烯的脱氢反应活性。在高浓度(4.0 wt.%)和高氢压(4 MPa H2)条件采用DMDS对MoP催化剂的硫化处理,HDN反应活性提高显著。采用DHQ原料中DMDS掺杂硫化处理方式,硫化效果根据DHQ和DMDS浓度的不同而不同。DMDS掺杂有利于高浓度DHQ的HDN反应,但是对低浓度DHQ的HDN反应产生一定的抑制作用。在两种情况下,DMDS硫化都有利于DHQ及其中间体的脱氢反应。DBF在MoP催化剂上主要通过预加氢路径进行HDO反应,反应中间体2-环己酚(CHPOH)反应迅速,其脱氧过程主要通过三条路径反应:预加氢路径、直接脱氧路径以及双环裂解路径。在DBF及其中间体CHPOH的HDO反应产物中发现苯酚,环戊基甲基环己烷(CPCM)和环己烷(CH),CPCM的生成说明CHPOH的加氢中间体2-环己基环己醇(CHCHOH)中C-O键的断裂机理可能为E1消除,CH来源于CHPOH双环裂解路径和苯酚加氢脱氧反应。MoP催化剂氧气处理和H2S硫化处理均不利于DBF加氢脱氧反应,但是都提高了CHPOH双环裂解路径选择性。H2S硫化处理使MoP催化剂在HDO反应中表现出一定的耐氧性能。
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