ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА NiMo-СОДЕРЖАЩИХ АЛЮМООКСИДНЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Аннотация
Получены и изучены свойства NiMo-алюмооксидных каталитических систем для процессов гидроочистки углеводородного сырья. Оригинальность данной работы обусловлена двумя факторами: во-первых, в качестве носителя для системы была выбрана дельта модификация оксида алюминия; а во-вторых, при получении активного молибденового компонента применялись полиоксометаллатные соединения молибдена, полученные из дисульфида молибдена. В качестве промотирующего металла выступает никель. Исследованы физико-химические свойства полученных образцов с помощью методов рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения с микроэлементным анализом поверхности и текстурных свойств по методу низкотемпературной адсорбции азота. Проведено сравнение полученной нанесенной каталитической системы с алюмооксидным носителем. Результаты рентгенофазового анализа и микроскопических исследований подтверждают нанесение активного компонента на поверхности оксида алюминия. По полученным результатам сделан вывод о необходимости дальнейшей оптимизации условий прокалки. Полученные результаты по текстурным свойствам показывают, что по удельной площади поверхности дельта модификация оксида алюминия при использовании дополнительных компонентов не соответствует технологическим требованиям. Исследование каталитических свойств полученных систем на модельном сырье (дибензотиофен в н-декане с содержанием в 1000 ppm в перерасчете на атомарную серу), показывает существенную десульфирующую активность биметаллической системы. В итоге удалось снизить содержание серы с 1000 ppm до 94 ppm, то есть на 90,4% по сравнению с исходным модельным сырьем. Было также выявлено по результатам метода хромато-масс-спектрометрии, что процесс гидродесульфирования модельного сырья протекает по маршруту прямого десульфирования.
Для цитирования:
Акимов Ал.С., Петренко Т.В., Герасимов Е.Ю., Акимов А.С. Физико-химические и каталитические свойства NiMo-содержащих алюмооксидных каталитических систем. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 8. С. 32-40. DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.1t.
Литература
Lewandowski, M., Bartoszewicz M., Jaroszewska K., Djéga-Mariadassou G. Transition metal borides of Ni-B (Co-B) as alternative non-precious catalytic materials: Advances, potentials, and challenges. Short review. J. Ind. Eng. Chem. 2022. V. 116. P. 75-98. DOI: 10.1016/j.jiec.2022.09.031.
Min-Seok J., Adel Al-M., Hoi-Kyoeng J., Ik-Phyo H., Jung-Chul A., Cho-I P., Doo-Won K., Yukwon J., Abdulazim Mj M., Xiaoliang M., Joo-II P. Molecular Characteristics of Light Cycle Oil Hydrodesulfurization over Silica–Alumina-Supported NiMo Catalysts. ACS Omega. 2020. V. 46. P. 29746–29754. DOI: 10.1021/acsomega.0c03543.
Linares C.F., Brunet S. Improving the hydrogenation pathway from the dibenzothiophene (DBT) Hydrodesulfu-rization (HDS) reaction using alloys of bulk NiXCoy-borides. React. Kinet. Mech. Catal. 2023. V. 136. P. 901-917. DOI: 10.1007/s11144-023-02393-0.
Nairan A., Zou P., Liang C., Liu J., Wu D., Liu P., Yang C. NiMo solid solution nanowire array electrodes for highly efficient hydrogen evolution reaction. Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. P. 1903747. DOI: 10.1002/adfm.201903747.
Liu X., Liu Y., Wang J., Ma J. Anatase-Type TiO2-Modified Amorphous NiMo Nanoparticles with Superior Catalytic Performance toward Dehydrogenation of Hydrous Hydrazine. Ind. Eng. Chem. Res. 2022. V. 61. P. 1636-1643. DOI: 10.1021/acs.iecr.1c03398.
Vedachalam S., Dalai A.K. Hydrotreating and oxidative desulfurization of heavy fuel oil into low sulfur marine fuel over dual function NiMo/γ–Al2O3 catalyst. Catal. To-day. 2023. V. 407. P. 165-171. DOI: 10.1016/j.cattod.2022.01.013.
Wang B., Jiang T., Yu J., Yang H., Duan A., Xu C. Restrictive diffusion and hydrodesulfurization reaction of dibenzothiophenes over NiMo/SBA-15 catalysts. AlChE J. 2022. V. 68. DOI: 10.1002/aic.17577.
Vlasova E.N., Bukhtiyarova G.A., Deliy I.V., Alexandrov P.V., Porsin A.A., Panafidin M.A., Gerasimov E. Yu., Bukhtiyarov V.I. The effect of rapeseed oil and carbon monoxide on SRGO hydrotreating over sulfide Co-Mo/Al2O3 and NiMo/Al2O3 catalysts. Catal. Today. 2020. V. 357. P. 526-533. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.06.011.
Laurenti D., Phung-Ngoc B., Roukoss C., Devers E., Marchand K., Massin L., Lemaitre L., Legens C., Quoinelaud A.A., Vrinat M. Instrisic potential of alumina-supported CoMo catalysts in HDS: Comparison be-tween yc, yT, and δ-alumina. J. Catal. 2013. V. 297. P. 165-175. DOI: 10.1016/j.jcat.2012.10.006.
Wang X., Zhao Zh., Zheng P., Chen Zh., Duan A., Xu C., Jiao J., Zhang H., Cao Zh., Ge B. Synthesis of NiMo catalysts supported on mesoporous Al2O3 with different crystal forms and superior catalytic performance for the hydrodesulfurization of dibenzothiophene and 4,6-dimethyldibenzothiophene. J. Catal. 2016. V. 344. P. 680-691. DOI: 10.1016/j.jcat.2016.10.016.
Shirasaki Y., Nasu H., Hashimoto T., Ishihara A. Effects of types of zeolite and oxide and preparation methods on dehydrocyclization-cracking of soybean oil using hierar-chical zeolite-oxide composite-supported Pt/NiMo sulfided catalysts. Fuel Proc. Technol. 2019. V. 194. P. 106109. DOI: 10.1016/j.fuproc.2019.05.032.
Kovarik L., Khivantsev K., Szanyi J. Application of 4D STEM and DPC Techniques to Study Surface Reconstruc-tion of Transition Aluminas. Microsc. Microanal. 2022. V. 28. P. 2598-2599. DOI: 10.1017/S1431927622009874.
Muhammad Y., Rahman A.U., Rashid H.U., Sahibzada M., Subhan S., Tong Zh. Hydrodesulfurization of diben-zothiophene using Pd-promoted Co–Mo/Al2O3 and Ni–Mo/Al2O3 catalysts coupled with ionic liquids at ambient operating conditions. RSC Adv. 2019. V. 9. P. 10371-10385. DOI: 10.1039/C9RA00095J.
Vutolkina A.V., Baygildin I.G., Glotov A.P., Cherednichenko K.A., Maksimov A.L., Karakhanov E.A. Dispersed Ni-Mo sulfide catalysts from water-soluble precur-sors for HDS of BT and DBT via in situ produced H2 un-der Water gas shift conditions. Appl. Catal. B: Environ. 2021. V. 282. P. 119616. DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119616.
López-Cruz C., Guzman J., Cao G., Martínez C., Corma A. Modifying the catalytic properties of hydrotreating NiMo–S phases by changing the electrodonor capacity of the support. Catal. Today. 2021. V. 382. P. 130–141. DOI: 10.1016/j.cattod.2021.08.002.
Kovarik L., Bowden M., Szanyi J. High temperature transition aluminas in δ-Al2O3/θ-Al2O3 stability range: Review. J. Catal. 2020. V. 393. P. 357-368. DOI: 10.1016/ j.jcat.2020.10.009.
Yu K., Kong W., Zhao Zh., Duan A., Kong L., Wang X. Hydrodesulfurization of dibenzothiophene and 4,6-dimethyldibenzothiophene over NiMo supported on yolk-shell silica catalysts with adjustable shell thickness and yolk size. J. Catal. 2022. V. 410. P. 128-143. DOI: 10.1016/j.jcat.2022.04.012.
Nazimov D. A., Klimov O.V., Trukhan S.N., Cherepanova S.V., Prosvirin I.P., Noskov A.S. The ef-fect of transition alumina (γ-, η-, χ-Al2O3) on the activity and stability of chromia/alumina catalysts. Part I: Model catalysts and aging. Energy Technol. 2018. V. 7. P. 1800735. DOI: 10.1002/ente.201800735.
Akimov Al.S., Zhirov N.A., Barbashin Ya.E., Gerasimov E.Yu., Akimov A.S. Synthesis and properties of systems based on Ni- and isopolymolybdate-containing compounds and metastable aluminum oxides. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 85-91. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.16t.
Zhirov N.A., Akimov A.S., Sudarev E.A., Akimov A.S. The influence of temperature treatment on the structural-phase composition of supported Co-Mo/Al2O3 catalytic systems. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 8. P. 44-49. DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.3t.
Dumon A.S., Sahu A., Raybaud P. Hydrogenolysis and β–elimination mechanisms for C-S bond scission of dibenzothiophene on CoMoS edge sites. J. Catal. 2021. V. 403. P. 32-42. DOI: 10.1016/j.jcat.2021.01.030.
