碳化钼催化剂的研究进展

2011年02月28日 16:19 23211次浏览 来源:   分类:

  前言
  金属碳化物和氮化物作为一类具有很高硬度、良好稳定性和抗腐蚀性的新型功能材料,已经在各种耐高温、耐磨擦和耐化学腐蚀的机械领域得到应用。近年来,这类催化剂的催化性能逐渐为人们所发现,过渡金属碳化物因其独特的电子结构和优良的催化性能而成为新型无机催化材料研究领域的一个热点。正在引起国内外学者的广泛关注。过渡金属碳化物是碳进入过渡金属的晶格形成的一族具有金属性质的间充型化合物。具有特殊的物理、化学性质和表面结构。研究表明,此类材料对于油品的加氢精制、脱硫、脱氮同样具有很好的催化活性和选择性,是一种很有应用前景的催化新材料。
  钼的碳化物因具有贵金属的某些性质,如较强的解离吸氢能力而被广泛地用于有氢参与的反应,如烷烃异构化、不饱和烃加氢、CO(CO2)加氢、加氢脱硫和脱氮以及合成氨等反应的催化剂,尤其是钼的碳化物比贵金属低廉,且又具有优良的抗硫中毒性能,故碳化钼催化剂颇引人瞩目。由特定的制备工艺制得的碳化钼在很大范围内具有与铂族金属相类似的催化性能,其对烃类脱氢、加氢和异构化均具有催化活性,可与贵金属铂、铱相媲美,因此,被誉为可取代铂族贵金属催化剂的“准铂催化剂”。
  1 碳化钼的催化机理
  碳化钼为什么具有铂族贵金属的催化性能呢?可从原子的外层价电子结构进行简单分析。在还原气氛(或特定气氛下),过渡金属表面碳化学键能高,能很强的吸附和激活气氛中分子。与碳形成合金-金属碳化物,能降低过渡金属表面能,并保持适度表面能允许催化循环。另外,形成碳化物后,碳原子将贡献出外层的4个电子到过渡金属元素的d电子,与其元素周期表中的右移4列位置元素相同,即分别与铂、钯相同。最终的效果是碳化合后,钼的电子特性更接近于铂族金属,导致碳化钼的催化性能与铂族金属相似。
  2 研究现状
  2.1 应用
  2.1.1 加氢精制
  原油重质化、劣质化趋势的不断加剧,导致了石油产品(汽油、柴油)在应用过程中有害物质(SOx、NOx等)的排放量增加,而环保法规的日益严格,促使世界各国均对燃油的质量,特别是其中的硫含量做出了严格限制。这就意味着炼油企业必须开发高效的低硫汽油、柴油生产技术,以减少有害物质的排放。当前,深度加氢精制技术是实现生产优质清洁燃料的主要应对措施,其中性能优良的深度加氢精制催化剂的研制开发,则成为了该技术的关键。

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