用于催化裂化汽油超深度加氢脱硫新型催化剂的设计和研究

Based on the previous studies of transition metal sulfides and phosphides, the project will focuses on the design and research for a kind of novel composite catalyst for ultra-deep hydrodesulfurization of FCC gasoline. Especially, in this project computational chemistry will be used as an important research method. The detailed research include: (1) the surface modification of transition metal phosphide, (2) the design and research of composite catalyst used for ultra-deep hydrodesulfurization of FCC gasoline, (3) The synthesis of metal phosphide supported on industrial alumina. Finally，we hope to prepare a high activity and stability of ultra-deep hydrodesulfurization catalyst.

本项目的基本思路是在本课题组前期对过渡金属硫化物和磷化物催化剂的研究基础之上，重点设计和研究用于催化裂化汽油超深度加氢脱硫的新型复合催化剂，并从计算化学和实验化学两方面对该新型复合催化剂进行原子簇级设计和架构。具体包括：（1）过渡金属磷化物的表面改性研究；（2）用于催化裂化汽油超深度加氢脱硫复合催化剂的设计和研究；（3）氧化铝载体中引入过渡金属磷化物的研究。通过对活性相、载体、催化剂制备工艺和评价工艺条件的系统研究，设计并制备出高活性和高稳定性的超深度加氢脱硫催化剂，从而实现对催化裂化汽油的超深度脱硫。

过渡金属磷化物是磷原子填隙地插入到金属晶格中所形成的一类金属填隙型化合物。在很多催化反应中具有非常优异的活性，甚至可以媲美贵金属Pt、Pd等催化剂。作为新一代的加氢催化剂，过渡金属磷化物催化剂具有替代传统加氢催化剂的巨大潜力。.本项目中，我们以计算化学为辅助手段，以Ni2P催化剂为研究模型，具体研究Ni3PS相的生成与催化剂表面氧化层之间的关系；通过VASP建模进行理论计算并同步进行试验验证研究，了解了该催化剂表面上的活性位点组成结构。通过对Ni2P催化剂的杂原子改性研究结果，我们发现氧改性是最能够有效提升催化剂活性的方法。.根据磷化镍的改性研究结果，我们利用W元素，对Ni金属进行了改性，从而制备了具有更高加氢性能的NixW催化剂。该催化剂的活性远远高于Ni2P催化剂，是一类非常具有应用前景的加氢催化剂，其生成机理和具体反应路径，我们会在后续的工作中继续开展深入的研究。.对于过渡金属磷化物催化剂，在其中引入酸性位点是目前的一个难题，我们最终提出了两种非常优秀的方案来解决了这个技术难题。（1）利用次磷酸镍和醋酸镍为原料，在较低的温度下（250℃左右），不引入其它杂质离子的情况下，在氧化铝等含Al的载体上制备Ni2P催化剂。（2）利用金属磷酸盐直接还原法首先在氧化硅载体上制备出Ni2P/SiO2催化剂，然后利用原子层沉积技术，在Ni2P/SiO2催化剂上沉积一定层数的氧化铝，从而实现催化剂的高活性.以上取得的研究成果和技术突破，为金属磷化物催化剂在加氢领域的应用研究打下了很好的基础，为相关领域的研究人员提供了很好的研究理论基础。