[发明专利]一种纳米片状掺硫钼基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米片状掺硫钼基催化剂及其制备方法和应用，属于煤焦油高温馏分催化技术领域。采用四水合钼酸铵、硫脲、尿素、氟化铵和非贵金属硝酸盐作为原料，具有三维大孔结构的泡沫镍作为催化剂载体，Mo作为活性物质，载体泡沫镍的三维大孔骨架可提供活性物种生长的位点，形成了均匀的纳米片状结构，硫的掺杂使得活性物种分散更加均匀，提高了催化剂的催化加氢活性。

技术领域

本发明属于煤焦油高温馏分催化技术领域，具体涉及一种纳米片状掺硫钼基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

煤焦油作为煤热解的主要产物，是一种组成极其复杂的深棕色混合物，含有大量的芳香烃、酚类、脂肪烃等，可被用来加工制备多种化工产品。另外，对煤焦油进行加氢改质可制备汽油、柴油等燃料。因此，催化加氢技术可以有效提高煤焦油的使用价值，补足石油资源的不足，解决煤焦油的清洁利用问题，并具有一定的经济效益。

高温煤焦油按照蒸馏温度对将其进行蒸馏切割，从而获得不同温度段的馏分。研究发现，对煤焦油高温馏分中的稠环芳烃进行催化加氢，可以制备汽油等燃料油。但是，在没有催化剂存在的条件下，稠环芳烃加氢反应较难进行，因此催化剂对稠环芳烃加氢饱和的研究至关重要。

目前，用于催化加氢饱和的催化剂主要分为贵金属基催化剂(Pd、Pt等)和非贵金属基催化剂(Ni、Mo、Co等)两大类。贵金属基催化剂虽然具有极好的催化活性，但是易中毒，稳定性不好，易被煤焦油中的硫毒化，而且其价格昂贵，成本高。然而，非贵金属基催化剂不仅具有良好的加氢活性，来源广泛、价格低廉，可被大量制备和应用。因此，非贵金属基催化剂相对于贵金属基催化剂优异的催化性能仍需进一步提高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纳米片状掺硫钼基催化剂及其制备方法和应用，用以解决非贵金属基的催化性能较差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种纳米片状掺硫钼基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将四水合钼酸铵、硫脲、尿素、氟化铵、非贵金属硝酸盐和去离子水混合搅拌，得到混合溶液；将泡沫镍放入混合溶液中，进行水热反应，得到催化剂前驱体；

或者，将四水合钼酸铵、尿素、氟化铵、非贵金属硝酸盐和去离子水混合搅拌，得到混合溶液；将泡沫镍放入混合溶液中，进行水热反应，得到反应产物，将反应产物放入含有硫脲的水溶液中，再次进行水热反应，得到催化剂前驱体；

S2：将催化剂前驱体进行焙烧处理，得到一种纳米片状掺硫钼基催化剂。

进一步地，S1中，所述四水合钼酸铵、硫脲、尿素、氟化铵、非贵金属硝酸盐和去离子水的用量比为(1～4)mmol：(10～10)mmol：(0.5～5)mmol：(0.5～5)mmol：(0～2)mmol：20mL。

进一步地，S1中，所述泡沫镍在使用之前裁剪为(2*2～4*4)cm²的大小，随后采用浓度为(3～5)mol/L的盐酸溶液进行超声处理15～20min，最后依次用无水乙醇和蒸馏水进行冲洗、烘干。

进一步地，所述泡沫镍垂直放置在混合溶液中进行水热反应。

进一步地，S1中，所述搅拌的时间为10～20min。

进一步地，S1中，所述水热反应的温度为120～180℃，时间为4～12h。

进一步地，S2中，所述焙烧处理的温度为300～400℃，时间为2～3h；所述非贵金属硝酸盐为含有镍、钴、铜或铁的硝酸盐。

进一步地，所述非贵金属硝酸盐为六水合硝酸钴。

本发明还公开了采用上述制备方法制备得到的纳米片状掺硫钼基催化剂。