小尺寸介孔SiO2纳米球负载MoO3亚纳米簇复合材料的制备及其催化氧化脱硫性能研究

Ultra-deep diesel oxidative desulfurization is a hotspot in energy and chemical industry. Molybdenum-based catalysts have attracted much attention due to their low price, environmental friendly property and good catalytic property. However, the low activity, poor stability and recyclability are hindering the application of Molybdenum-based catalysts. To solve these issues, small mesoporous silica nanospheres are designed, prepared and used as support for molybdenum trioxide subnanoclusters, giving a new type of Molybdenum-based catalysts for diesel oxidative desulfurization. Good mass transfer can be realized via the small size and the rich mesopores of silica. High activity can be obtained by reducing the size of molybdenum trioxide into sub-nano scale. The implementation of this project will provide catalysts with high activity, good stability and recyclability for oxidative desulfurization. Moreover, theoretical basis for the synthesis, stabilization and application of metal oxide subnanoclusters can also be established.

柴油的深度氧化脱硫是目前能源与化工领域的研究热点之一；钼基催化剂由于具有价格低廉、环境友好、催化性能高等优点而备受关注。本项目针对目前钼基催化剂所存在的催化活性低、稳定性不高、难以重复利用的问题，设计、制备小尺寸、含介孔的二氧化硅纳米球，并将其作为载体负载三氧化钼亚纳米簇，从而获得新型钼基氧化脱硫催化剂。通过载体二氧化硅纳米球的小尺寸和介孔，实现快速传质，并通过将三氧化钼的粒径缩小至亚纳米级，从而提高催化剂的活性。通过本项目的实施，为氧化脱硫提供高活性、高稳定性、可重复利用的催化剂，并通过对金属氧化物亚纳米簇的形成规律和控制原理的研究，为金属氧化物亚纳米簇的合成、稳定与应用提供理论依据。

钼基催化剂具有价格低廉、环境友好等优点，在氧化脱硫反应中有应用前景。本项目针对目前钼基催化剂所存在的催化活性低、稳定性不高、难以重复利用的问题，设计、制备了小尺寸、含介孔的二氧化硅纳米球，并将其作为载体负载三氧化钼亚纳米簇，获得了新型钼基氧化脱硫催化剂。通过载体二氧化硅纳米球的小尺寸和介孔，实现快速传质，并通过将三氧化钼的粒径缩小至亚纳米级，显著提高了催化剂的活性。其中性能最好的催化剂，载体二氧化硅尺寸仅为14 nm，孔径 2.6 nm，三氧化钼尺寸为 0.6 nm，均匀分散在二氧化硅球上。该催化剂在催化氧化脱硫反应中TOF可达53 h-1，可以实现柴油中二苯并噻吩的完全氧化脱除，硫含量满足国V标准。同时为了提高亚纳米簇的稳定性，向载体介孔二氧化硅上引入了氨基，通过与三氧化钼亚纳米簇形成配位，将其牢固锚定在载体上，从而得到了兼具高活性和高稳定性的钼基催化剂。通过本项目的实施，为氧化脱硫提供了高活性、高稳定性、可重复利用的催化剂，同时为金属氧化物亚纳米簇的合成、稳定与应用提供了事实及理论依据。