硫酸钴修饰二硫化钼双组分催化剂协同催化木质素模型化合物低温高效加氢脱氧制芳烃.pdfVIP

摘要

二硫化钼因其独特的催化特性、价格低廉、合成简便等优点，被广泛应用于

木质素及其模型化合物加氢脱氧（HDO）制芳烃。然而，目前二硫化钼催化剂

存在低温活性差、稳定性不足等问题。因此，开发兼具低温高活性及高稳定性的

二硫化钼催化剂至关重要。基于此，本论文创新性地提出采用硫酸钴修饰二硫化

钼的策略，通过双组分的协同作用实现了低温下木质素及其模型化合物高效加氢

脱氧制备芳烃。具体研究工作如下：

首先，基于课题组前期工作中发现硫酸钴物种的形成有利于提高CoMo硫化

物催化剂HDO活性，本论文开发了一种以ZIF-67为钴源，水热耦合焙烧两步合

成CoSO[HO]物种改性MoS催化剂（CoSO@MoS）的合成策略。通过调控制

42242

CoCoMoSCoSO[HO]

备过程中的焙烧温度可实现组分从相到42物种的定向转化。

以对甲酚HDO反应为探针，结合催化剂表征分析及动力学研究，结果表明

CoSO[HO]物种与MoS双组分协同催化C-OH断裂，在160℃低温下实现

422Ar

94.9%的对甲酚转化率和98.0%的甲苯选择性，其HDO活性远高于CoMoS相。

不足的是，该催化剂的循环稳定性有待提高。

论文进一步以具有强氧化性的乙酰丙酮钴(Ⅲ)为钴源，研究了催化剂制备过

Co

程中焙烧温度对催化剂活性相的影响。研究表明，随着焙烧温度的升高，组

分经历了CoSO·6HO→CoMoS→CoSO[HO]→CoS的变化。在对甲酚HDO反

4242x

应中，CoSO[HO]与MoS的协同作用实现了120℃低温条件下93.6%的对甲酚

422

98.5%7

转化率和的甲苯选择性，且经次循环后仍保持稳定。反应动力学研究进

一步验证了CoSO[HO]与MoS间的协同作用是其低温高活性的关键。

422

为了进一步验证催化剂的普适性，将上述优化的两个催化剂应用于不同木质

素模型化合物HDO反应中，结果表明转化率及其对应芳烃的收率均高于85%，

说明了硫酸钴修饰二硫化钼双组分催化剂在木质素加氢脱氧高值化利用领域具

有广阔的应用前景。

关键词：木质素，加氢脱氧，硫酸钴，二硫化钼，对甲酚，甲苯

I

Abstract

Becauseofitsuniquecatalyticproperties,lowprice,andeasysynthesis,

molybdenumdisulfideiswidelyusedinthehydrodeoxygenation(HDO)ofligninand

itsmodelcompoundstomakearomatichydrocarbons.However,atpresent,

molybdenumdisulfidecatalystshaveproblemssuchaspoorlowtemperatureactivity

andinsufficientstability.Therefore,itisessentialtodevelopamolybdenumdisulfide

catalystwithbothlowtemperature,highactivityandhighstability.Basedonthis,the

paperinnovatively