碳化鉬催化劑的研究進展
2011年02月28日 16:19 25711次瀏覽 來源: 中國鉬業(yè) 分類: 鉬
前言
金屬碳化物和氮化物作為一類具有很高硬度、良好穩(wěn)定性和抗腐蝕性的新型功能材料,已經(jīng)在各種耐高溫、耐磨擦和耐化學(xué)腐蝕的機械領(lǐng)域得到應(yīng)用。近年來,這類催化劑的催化性能逐漸為人們所發(fā)現(xiàn),過渡金屬碳化物因其獨特的電子結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的催化性能而成為新型無機催化材料研究領(lǐng)域的一個熱點。正在引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。過渡金屬碳化物是碳進入過渡金屬的晶格形成的一族具有金屬性質(zhì)的間充型化合物。具有特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)和表面結(jié)構(gòu)。研究表明,此類材料對于油品的加氫精制、脫硫、脫氮同樣具有很好的催化活性和選擇性,是一種很有應(yīng)用前景的催化新材料。
鉬的碳化物因具有貴金屬的某些性質(zhì),如較強的解離吸氫能力而被廣泛地用于有氫參與的反應(yīng),如烷烴異構(gòu)化、不飽和烴加氫、CO(CO2)加氫、加氫脫硫和脫氮以及合成氨等反應(yīng)的催化劑,尤其是鉬的碳化物比貴金屬低廉,且又具有優(yōu)良的抗硫中毒性能,故碳化鉬催化劑頗引人矚目。由特定的制備工藝制得的碳化鉬在很大范圍內(nèi)具有與鉑族金屬相類似的催化性能,其對烴類脫氫、加氫和異構(gòu)化均具有催化活性,可與貴金屬鉑、銥相媲美,因此,被譽為可取代鉑族貴金屬催化劑的“準鉑催化劑”。
1 碳化鉬的催化機理
碳化鉬為什么具有鉑族貴金屬的催化性能呢?可從原子的外層價電子結(jié)構(gòu)進行簡單分析。在還原氣氛(或特定氣氛下),過渡金屬表面碳化學(xué)鍵能高,能很強的吸附和激活氣氛中分子。與碳形成合金-金屬碳化物,能降低過渡金屬表面能,并保持適度表面能允許催化循環(huán)。另外,形成碳化物后,碳原子將貢獻出外層的4個電子到過渡金屬元素的d電子,與其元素周期表中的右移4列位置元素相同,即分別與鉑、鈀相同。最終的效果是碳化合后,鉬的電子特性更接近于鉑族金屬,導(dǎo)致碳化鉬的催化性能與鉑族金屬相似。
2 研究現(xiàn)狀
2.1 應(yīng)用
2.1.1 加氫精制
原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢的不斷加劇,導(dǎo)致了石油產(chǎn)品(汽油、柴油)在應(yīng)用過程中有害物質(zhì)(SOx、NOx等)的排放量增加,而環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,促使世界各國均對燃油的質(zhì)量,特別是其中的硫含量做出了嚴格限制。這就意味著煉油企業(yè)必須開發(fā)高效的低硫汽油、柴油生產(chǎn)技術(shù),以減少有害物質(zhì)的排放。當前,深度加氫精制技術(shù)是實現(xiàn)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)清潔燃料的主要應(yīng)對措施,其中性能優(yōu)良的深度加氫精制催化劑的研制開發(fā),則成為了該技術(shù)的關(guān)鍵。
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