一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂及其制备方法与应用，该制备方法的步骤如下：步骤1：将金属镍盐、钼酸钠溶解在去离子水中，然后添加不同浓度的过渡金属盐，得到混合溶液；步骤2：对步骤1的混合溶液进行超声震荡处理，再持续搅拌直到溶质完全溶解后进行水热反应，得到反应产物；步骤3：将步骤2的反应产物进行离心分离，乙醇洗涤，干燥，即得到过渡金属掺杂钼酸镍催化剂；通过采用过渡金属掺杂对钼酸镍的电子结构进行调控，从而有效的提高了钼酸镍的催化性能，其在活化氧气的过程中，可以有效的促进O2向O2·

A transition metal doped nickel molybdate catalyst and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及柴油脱硫
，尤其是涉及一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂，并进一步涉及了该催化剂的制备方法以及其在催化氧化柴油脱硫中的应用。

技术介绍

[0002]随着工业社会的快速发展，燃油消耗量日益增加，在燃油燃烧过程中产生的SOx对人类健康和环境构成了较大的威胁；因而，寻找合适的方法降低燃油中的硫含量已成为近年来研究人员关注的焦点。
[0003]目前，行业中所采用的燃油脱硫方法有加氢脱硫(HDS)、萃取脱硫(EDS)、吸附脱硫(ADS)、氧化脱硫(ODS)以及生物脱硫(BDS)等；其中，氧化脱硫技术是一种先进的高活性技术，其脱硫过程温和高效，脱硫效率高，并且用于氧化脱硫的催化剂丰富多样，可设计性较高，可以根据实际生产需求调整催化剂的状态，从而达到深度脱硫的要求，被认为是最具有发展前景的工艺之一。
[0004]氧化脱硫技术中所采用的氧化剂种类繁多，与过氧化氢(H2O2)、叔丁基过氧化氢(TBHP)和臭氧(O3)等其他爆炸性或有毒氧化剂相比，具有丰富来源和环境友好性的分子氧(O2)一直被认为是最有前景的氧化剂；但是，在基态有两个未配对电子的分子氧处于三重态基态，这使得它在氧化脱硫过程中很难被激活，因此，寻找合适的催化剂已成为一个至关重要的问题。
[0005]二元金属氧化物因其环境友好、成本低、资源丰富等优点，在催化氧化脱硫方面引起了广泛关注，其中，NiMoO4和CoMoO4等金属钼酸盐被认为是最有前途的有效且可扩展的替代品，特别是NiMoO4因其具有相对较高的活性和广泛的应用而受到广泛关注。此外，与其他钼酸盐(锌、钴、镁等)相比，在价带顶部附近具有高态密度的NiMoO4具有更稳定的结构、较高的电化学活性和磁性。但是尽管活性中心分布均匀的NiMoO4具有较高的加氢脱硫效率，但其较低的比表面积和微孔结构也极大地限制了其中活性成分的有效利用。因而，为了进一步提高NiMoO4的催化性能，需要对其进行改性处理。
[0006]众所周知，调整催化剂电子结构被认为是提高催化性能的一种重要而有效的方法，例如对于多相催化剂，可以使用有机改性剂作为电子供体或吸收基团来诱导电子效应；其中，杂原子掺杂是改变电子结构最合适、最有效的方法，它通过主体和掺杂金属离子的协同增强提供了丰富的氧化还原反应。
[0007]但是把钼酸盐作为研究的主体结构进行电子调控，并将其应用在柴油氧化脱硫的领域确鲜有报导，因此，有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种可有效解决上述技术问题的过渡金属掺杂钼酸镍催化剂及其制备方法与应用。
[0009]为达到本专利技术之目的，采用如下技术方案：
[0010]一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的制备方法，其步骤如下：
[0011]步骤1：将金属镍盐、钼酸钠溶解在去离子水中，然后添加不同浓度的过渡金属盐，得到混合溶液；
[0012]步骤2：对步骤1的混合溶液进行超声震荡处理，再持续搅拌直到溶质完全溶解后进行水热反应，得到反应产物；
[0013]以及，步骤3：将步骤2的反应产物进行离心分离，乙醇洗涤，干燥，即得到过渡金属掺杂钼酸镍催化剂。
[0014]优选的，所述步骤1中的镍盐选自硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的至少一种。
[0015]优选的，所述步骤1中的的过渡金属盐选自氯化锰、硝酸锰、醋酸锰中的至少一种。
[0016]优选的，所述步骤1的混合溶液中镍、钼和锰的摩尔质量比为(1～100):(1～100):(1～5)。
[0017]优选的，所述步骤2中水热反应的温度为120℃
‑
180℃，反应时间为3
‑
24h。
[0018]此外，本专利技术还提供了一种采用如上所述的方法制备的过渡金属掺杂钼酸镍催化剂以及其在催化氧化柴油脱硫中的应用。
[0019]优选的，所述过渡金属掺杂钼酸镍催化剂用于催化氧化柴油脱硫的方法如下：首先将所述过渡金属掺杂钼酸镍催化剂置于含有脂肪族硫化物或芳香族硫化物的柴油油相中，而后通入氧化剂，在温度为90～120℃、搅拌速度为200～1000rpm的条件下搅拌反应1～8h，反应结束后的上层油相即为脱硫油品。
[0020]优选的，所述氧化剂选用空气或氧气。
[0021]优选的，所述柴油油相中硫含量为10～1000ppm；所述过渡金属掺杂钼酸镍催化剂与所述柴油油相的用量比例为(0.01～1g)：(20～80mL)。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0023]1、本专利技术通过采用过渡金属掺杂对钼酸镍的电子结构进行调控，过渡金属的掺入使钼酸镍的能带间隙变大，电子的迁移能力变强，有利于氧化还原反应的进行，从而有效的提高了钼酸镍的催化性能，其在活化氧气的过程中，可以有效的促进O2向O2·
‑
的转变，从而在柴油氧化脱硫中表现出优异的催化性能，在最佳反应条件下，本专利技术的催化剂2h时脱硫效率可达100％。
[0024]2、本专利技术的过渡金属掺杂钼酸镍催化剂具有多相催化剂的高活性和易分离的优点，其活性在六个循环使用后基本保持不变，循环性能优异，可实现超深度脱硫、提高油品回收率；同时脱硫过程中无其他副产物生成，绿色环保。
[0025]3、本专利技术的过渡金属掺杂钼酸镍催化剂采用简单的一步水热法合成，在反应过程中不需要加压设备，操作简单，反应条件温和，对环境无害。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0027]图1为本专利技术提供的一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的透射电镜TEM表征图；
[0028]图2为本专利技术提供的一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的XRD和Raman表征图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的部分实施例，而不是全部实施例。
[0030]本专利技术提供的一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂，其制备方法包括如下步骤：
[0031]步骤1：将金属镍盐、钼酸钠溶解在去离子水中，然后添加不同浓度的过渡金属盐，得到混合溶液；
[0032]步骤2：对步骤1的混合溶液进行超声震荡处理，再持续搅拌直到溶质完全溶解后进行水热反应，得到反应产物；
[0033]以及，步骤3：将步骤2的反应产物进行离心分离，乙醇洗涤，干燥，即得到过渡金属掺杂钼酸镍催化剂。
[0034]其中，所述步骤1中的镍盐选自硝酸镍、氯化镍、醋酸镍等中的至少一种；所述步骤1中的的过渡金属盐选自氯化锰、硝酸锰、醋酸锰等中的至少一种；所述步骤1的混合溶液中镍、钼和锰的摩尔质量比为(1～100):(1～100):(1～5)；所述步骤1中去离子水的加入体积为20～60mL；所述步骤2中水热反应的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的制备方法，其特征在于：该制备方法的步骤如下：步骤1：将金属镍盐、钼酸钠溶解在去离子水中，然后添加不同浓度的过渡金属盐，得到混合溶液；步骤2：对步骤1的混合溶液进行超声震荡处理，再持续搅拌直到溶质完全溶解后进行水热反应，得到反应产物；以及，步骤3：将步骤2的反应产物进行离心分离，乙醇洗涤，干燥，即得到过渡金属掺杂钼酸镍催化剂。2.根据权利要求1所述的一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的镍盐选自硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的至少一种。3.根据权利要求2所述的一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的的过渡金属盐选自氯化锰、硝酸锰、醋酸锰中的至少一种。4.根据权利要求3所述的一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1的混合溶液中镍、钼和锰的摩尔质量比为(1～100):(1～100):(1～5)。5.根据权利要求1所述的一种过渡金属掺杂钼酸镍催化剂的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟，安鑫，朱董傲，李宏平，朱文帅，李华明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：