[发明专利]一种表面双亲纳米二硫化钨加氢催化剂及其制备方法与应用

说明书

一种表面双亲纳米二硫化钨加氢催化剂及其制备方法与应用，将钨源、硫源、还原剂、离子液体和去离子水按照一定的顺序和方法配制成初始反应混合物，然后在密封的高压反应釜里水热条件下晶化，晶化产物经过滤、洗涤、干燥后得到表面双亲纳米二硫化钨加氢催化剂。本发明在合成体系中使用了离子液体，所制备的纳米二硫化钨具有很好的表面双亲性，在极性、非极性的催化反应体系中均具有极好的分散性和催化活性。本发明提供的纳米二硫化钨在煤焦油、重油、超重油、渣油、页岩油等重质油的悬浮床加氢脱沥青、加氢脱硫、加氢脱氮、芳烃加氢等反应中表现了极好的催化活性，在光电转换、光催化水制氢等反应中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种表面双亲纳米硫化钨催化剂及其制备方法与应用，属于纳米材料的合成及催化应用领域。

背景技术

悬浮床加氢工艺是重质非常规油(渣油、重油/超重油、页岩油、煤焦油重组分、砂岩油、油砂沥青等)加氢制备液体燃料油的先进技术。悬浮床加氢工艺要求催化剂具有高活性、高分散性、高稳定性、良好经济性，制备适用于悬浮床加氢工艺的催化剂是一个具有挑战性的课题。

二硫化钨是一种具有类石墨烯结构的层状材料，在催化、微电子、半导体等领域表现了良好的应用。担载型的二硫化钨催化剂在石油加工领域一直被用作加氢催化剂，应用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱芳、加氢脱氧和加氢脱金属等反应(Chianelli R.,Catal.Today,2009,147,275-286)。非担载型二硫化钨是一种非常有望适用于悬浮床工艺重质油加氢制备清洁燃料的催化剂。

目前二硫化钨的制备方法主要有高温硫化法、前驱体分解法、溶剂热法、电化学沉积法、模板法等(Wang S.,Materials,2010,3,401-433)。但是目前这些研究方法制备的硫化钨催化剂，要么是水溶性的，要么是油溶性的。由于重质油组成非常复杂，同时含有极性和非极性物质，单一表面相亲性的二硫化钨在其中的分散性不是很理想。因此利用温和的溶液法通过化学合成有表面双亲的纳米二硫化钨催化剂是提高其分散性的关键。

CN200910226642.2公开了一种单分散二硫化钨纳米片的制备方法，以氧化钨和硫为原料，通过球磨混合活化之后，在保护气氛中在600-700℃下恒温退火30-120min，在恒温退火过程中，预先前置部分硫粉作为补充硫源，补充硫粉与反应混合物的质量比在0.05-10之间，然后在保护气氛中随炉冷却至250℃以下后，即可制得单分散二硫化钨纳米片。该发明通过简单有效的化学合成方法制备了大量的单分散片状二硫化钨纳米材料，方法简单快捷，生产成本低，其能在润滑和催化方面广泛应用。

CN201110394729.8公开了一种染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法和应用。染料敏化太阳能电池对电极通过以下步骤制成：二硫化钨微粒或二硫化钼微粒分散于有机溶剂中，得A体系；TiO₂纳米晶颗粒、ZnO纳米晶颗粒、SnO₂纳米晶颗粒、碳纳米颗粒和碳纳米管中的至少一种分散于有机溶剂中，得B体系；乙基纤维素或羧甲基纤维素溶于有机溶剂中，得C体系；将A、B、C体系混合，得均匀分散浆料D，将浆料D涂覆于导电基底表面，经高温烧结制得对电极。该发明提供的对电极对氧化还原电解质I^3-/I^-的氧化还原反应具有良好的催化性能，且价格低，显著降低了染料敏化太阳能电池的生产成本。

CN201110106010.X公开了一种二硫化钨纳米管的制备方法，以(NH₄)₂WS₄为原料，包括模板的制备、浸渍、热解和分离，其特征是将AAO模板浸渍于浓度为0.2-0.4mol/L的(NH₄)₂WS₄的DMSO溶液中不少于半h，取出模板挥去溶剂DMSO后置于还原气氛中在500-600℃下煅烧1-2h，冷却后自AAO模板上分离得到WS₂纳米管。该方法工艺简单，制备得到的WS₂纳米管直径均匀一致且可控。