碳化鉬催化劑的研究進展
2011年02月28日 16:19 28173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,已經在各種耐高溫、耐磨擦和耐化學腐蝕的機械領域得到應用。近年來,這類催化劑的催化性能逐漸為人們所發(fā)現,過渡金屬碳化物因其獨特的電子結構和優(yōu)良的催化性能而成為新型無機催化材料研究領域的一個熱點。正在引起國內外學者的廣泛關注。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的間充型化合物。具有特殊的物理、化學性質和表面結構。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,如較強的解離吸氫能力而被廣泛地用于有氫參與的反應,如烷烴異構化、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構進行簡單分析。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,導致碳化鉬的催化性能與鉑族金屬相似。
2 研究現狀
2.1 應用
2.1.1 加氫精制
原油重質化、劣質化趨勢的不斷加劇,導致了石油產品(汽油、柴油)在應用過程中有害物質(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、柴油生產技術,以減少有害物質的排放。當前,深度加氫精制技術是實現生產優(yōu)質清潔燃料的主要應對措施,其中性能優(yōu)良的深度加氫精制催化劑的研制開發(fā),則成為了該技術的關鍵。
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