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过渡金属磷化物含硫活性相研究取得新进展

时间:2016年03月17日 15:14来源: 作者: 点击:

 

富金属的过渡金属磷化物(Ni2PMoPWP等)具有金属的特性,是重要的催化材料,在加氢精制、加氢脱氧、选择加氢/脱氢以及析氢等领域表现出良好的性能。氢气气氛下程序升温还原过渡金属磷酸盐前驱体的方法是制备过渡金属磷化物最常用方法。由于磷酸盐的P–O键非常强,其还原需要在很高的温度下才能进行(一般大于500 oC),因而制约了过渡金属磷化物催化剂的广泛应用。金属加氢催化剂有不耐硫的缺点,而硫对过渡金属磷化物催化的某些反应表现出促进作用。这是因为硫与过渡金属磷化物表面反应生成了新的更高活性的含硫活性相,即所谓的磷硫化物相。但是,目前关于过渡金属表面含硫活性相的认识主要建立在光谱、能谱以及催化剂反应性能变化等间接证据上,没有直接观察到含硫活性相。

王安杰教授团队多年来一直致力于过渡金属磷化物加氢催化剂结构和性能研究。最近,团队成员李翔副教授和博士生田松以一种镍的硫代连二磷酸盐(Ni2P2S6)代替镍的磷酸盐作前驱体制备了Ni2P。由于P–S键比磷酸盐中P–O键弱,因此从Ni2P2S6出发可以在200220 oC的温和条件下制备Ni2P,远低于磷酸盐作前驱体时的还原温度(> 550 oC)。此外,在催化剂表面能够观察到约5 nm厚由微小晶粒构成的清晰含硫表面层,直接观察和证实了Ni2P的表面含硫活性相。该含硫活性相表现出很高的加氢脱硫活性以及对炔烃、多环芳烃、硝基苯以及卤代硝基苯等不饱和烃的选择加氢性能,有可能替代贵金属成为一种新型加氢催化剂。相关研究成果最近发表在Angew. Chem. Int. Ed.2016, 55, 4030-4034)上。该研究工作得到了国家自然科学基金、中国石油科技创新基金、精细化工国家重点实验室和辽宁省教育厅科学研究项目的资助和支持。

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