载体和助剂对氮化钨催化剂性能的影响
本文选用不同的用浸渍法合成的负载型氧化钨催化剂，用H2-N2为还原氮化气，通过程序升温反应的方法合成出系列负载型氮化钨催化剂。通过BET，XRD，TG-DTA和XPS等现代手段表征了所合成的催化剂，评价了催化剂的加氢脱硫催化性能，考察了不同载体和助剂对氮化钨催化剂性能的影响。主要工作和结论如下：
1.氮化钨催化剂的制备。采用在H2-N2混合气(H2与N2摩尔比为5：1)程序升温还原氮化的方法制备了W2N，W2N/γ-Al2O3，W2N/TiO2-γ-Al2O3和添加助剂Ni、Co、P、V的W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂。
2.载体和助剂对氮化钨催化剂合成的影响。采用原位差热-热重(TG-DTA)技术，研究负氮化钨催化剂的还原氮化过程。
WO3在650℃于氢氮混合气中经过中间产物WOXNY被还原氮化生成氮化产物W2N。WO3/γ-Al2O3和WO3/TiO2-γ-Al2O3催化剂在氢氮混合气中还原氮化过程均为一步过程，由于活性组分与载体存在较强的相互作用，载体表面上的钨物种比WO3较难于还原氮化。WO3/TiO2-γ-Al2O3催化剂的载体与活性组分之间相互作用要弱于WO3/γ-Al2O3催化剂，因此前者更易于被还原氮化，其还原氮化温度选择为650℃～680℃，后者还原氮化温度选择为650℃～700℃。
Ni、Co、P、V助剂的加入可使WO3/TiO2-γ-Al2O3催化剂的还原氮化易于进行，加助剂的催化剂的还原氮化温度选择在500～600℃之间。
3.载体和助剂对氮化钨催化剂物化性质的影响。
(1)XRD表征结果表明在实验条件下可以制得W2N/γ-Al2O3和W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂，催化剂活性组分在载体表面上较好的分散。
(2)BET表征结果表明TiO2的加入会使γ-Al2O3比表面积减小，γ-Al2O3和TiO2-γ-Al2O3复合载体负载活性组分后比表面积减小，其氮化态负载型催化剂的比表面积与氧化态的比表面积相比稍有下降；W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂以TiO2含量为6％时比表面积最大；添加助剂Ni、Co、V、P后的W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂的比表面积会减小，其中以添加金属Ni制备的负载型氮化钨催化剂比表面积最大。
(3)NH3-TPD表征结果表明TiO2的加入到γ-Al2O3催中可以提高负载型氮化钨催化剂的酸量，其中以TiO2为6％的W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂的酸量最大；Ni、Co、V、P助剂的加入使得W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂的酸量减小。
(4)XPS表征结果表明，负载型氮化钨表面组成中含有不同价态的金属物种，一定数量的高价态物种，可以认为是钝化后表面上形成的一种氮氧化物。W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂表面的低价态钨物种高于W2N/γ-Al2O3催化剂，证明TiO2-γ-Al2O3载体更有利于稳定低价态W物种，或者说有利于提高活性钨物种数量；Ni助剂的加入使得W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂表面上的低价态钨物种数量明显高于Co、P和V助剂。
4.载体和助剂对氮化钨催化剂的加氢脱硫性能的影响。
(1)以γ-Al2O3和TiO2-γ-Al2O3复合载体负载的氮化钨催化剂的噻吩加氢脱硫活性均高于非负载的W2N，γ-Al2O3中加入TiO2做为载体可以提高负载型氮化钨催化剂的加氢脱硫活性，其中TiO2含量为6％的W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂的噻吩加氢脱硫活性最高。
(2)助剂Ni、Co、P和V对W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂的噻吩加氢脱硫活性均有促进作用，其中助剂Ni对W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂的噻吩加氢脱硫活性的促进作用更显著，Ni-W2N/TiO2-γ-Al2O3催化剂对工业柴油也显示了良好的加氢脱硫活性。
氮化钨催化剂;加氢脱硫;复合载体;还原氮化温度
北京化工大学
硕士
工业催化
李保山
2006
中文
TE624.93
54
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）