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Enhanced catalytic activity of ultrasmall NiMoW trimetallic nanocatalyst for hydrodesulfurization of fuels
Fuel ( IF 7.4 ) Pub Date : 2021-03-01 , DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119603
Rupesh Singh , Deepak Kunzru , Sri Sivakumar

Abstract As the need of the hour, it is imperative to develop highly active HDS catalyst capable of desulfurizing refractory organic sulfur compounds (DBT; 4, 6 DMDBT etc.). In comparison to well established bimetallic catalysts (e.g. NiMo/NiW), trimetallic catalysts exhibit synergistic effect between active metal species which promotes both direct desulfurization (DDS) and hydrogenation pathway (HYD) and hence display higher catalytic activity. The synergistic effect is determined by the catalytically active amorphous phase formed due to partial substitution of Mo by W during synthesis of trimetallic nanocatalysts. This can be achieved by synthesizing the catalyst as ultrasmall size nanocatalysts. To this end, in the present study we report NiMoW trimetallic nanocatalysts preparation procedure using colloidal synthesis technique. For the sake of better comparison, Ni/(Ni + Mo + W) molar ratio for all the investigated catalysts (bimetallic and trimetallic) was kept the same (~0.28 ± 0.03). For the hydrodesulfurization of dibenzothiophene (DBT), because of improved synergistic effect, trimetallic NiMoW/γ-Al2O3 showed ~ 36% higher conversion in comparison to NiMo/ γ-Al2O3 and ~ 21% higher DBT conversion in comparison to NiW/ γ-Al2O3 catalyst. The catalytic activity of synthesized nanocatalysts was compared with catalyst prepared using well established metal impregnation method. Improved catalytic activity in case of synthesized NiMoW nanoclusters is attributed to the controlled partial substitution of Mo by W during the colloidal synthesis which enhances the synergistic effect.

中文翻译:

用于燃料加氢脱硫的超小型 NiMoW 三金属纳米催化剂的催化活性增强

摘要 随着时代的需要,开发能够对难降解有机硫化合物(DBT;4、6 DMDBT等)进行脱硫的高活性HDS催化剂势在必行。与成熟的双金属催化剂(例如 NiMo/NiW)相比,三金属催化剂在活性金属物种之间表现出协同作用,促进直接脱硫 (DDS) 和加氢途径 (HYD),因此显示出更高的催化活性。在三金属纳米催化剂的合成过程中,由于 Mo 被 W 部分取代而形成的催化活性非晶相决定了协同效应。这可以通过将催化剂合成为超小尺寸纳米催化剂来实现。为此,在本研究中,我们报告了使用胶体合成技术制备 NiMoW 三金属纳米催化剂的过程。为了更好地比较,所有研究的催化剂(双金属和三金属)的 Ni/(Ni + Mo + W)摩尔比保持相同(~0.28 ± 0.03)。对于二苯并噻吩 (DBT) 的加氢脱硫,由于协同效应的改善,三金属 NiMoW/γ-Al2O3 的转化率比 NiMo/γ-Al2O3 高约 36%,DBT 的转化率比 NiW/γ-Al2O3 高约 21%催化剂。将合成的纳米催化剂的催化活性与使用成熟的金属浸渍方法制备的催化剂进行比较。在合成 NiMoW 纳米团簇的情况下,催化活性的提高归因于在胶体合成过程中 Mo 被 W 受控部分取代,这增强了协同效应。所有研究的催化剂(双金属和三金属)的 Ni/(Ni + Mo + W)摩尔比保持相同(~0.28 ± 0.03)。对于二苯并噻吩 (DBT) 的加氢脱硫,由于协同效应的改善,三金属 NiMoW/γ-Al2O3 的转化率比 NiMo/γ-Al2O3 高约 36%,DBT 的转化率比 NiW/γ-Al2O3 高约 21%催化剂。将合成的纳米催化剂的催化活性与使用成熟的金属浸渍方法制备的催化剂进行比较。在合成 NiMoW 纳米团簇的情况下,催化活性的提高归因于胶体合成过程中 Mo 被 W 的受控部分取代,这增强了协同效应。所有研究的催化剂(双金属和三金属)的 Ni/(Ni + Mo + W)摩尔比保持相同(~0.28 ± 0.03)。对于二苯并噻吩 (DBT) 的加氢脱硫,由于协同效应的改善,三金属 NiMoW/γ-Al2O3 的转化率比 NiMo/γ-Al2O3 高约 36%,DBT 的转化率比 NiW/γ-Al2O3 高约 21%催化剂。将合成的纳米催化剂的催化活性与使用成熟的金属浸渍方法制备的催化剂进行比较。在合成 NiMoW 纳米团簇的情况下,催化活性的提高归因于在胶体合成过程中 Mo 被 W 受控部分取代,这增强了协同效应。由于协同效应的改善,与 NiMo/γ-Al2O3 相比,三金属 NiMoW/γ-Al2O3 的转化率提高了约 36%,与 NiW/γ-Al2O3 催化剂相比,DBT 的转化率提高了约 21%。将合成的纳米催化剂的催化活性与使用成熟的金属浸渍方法制备的催化剂进行比较。在合成 NiMoW 纳米团簇的情况下,催化活性的提高归因于在胶体合成过程中 Mo 被 W 受控部分取代,这增强了协同效应。由于协同效应的改善,与 NiMo/γ-Al2O3 相比,三金属 NiMoW/γ-Al2O3 的转化率提高了约 36%,与 NiW/γ-Al2O3 催化剂相比,DBT 的转化率提高了约 21%。将合成的纳米催化剂的催化活性与使用成熟的金属浸渍方法制备的催化剂进行比较。在合成 NiMoW 纳米团簇的情况下,催化活性的提高归因于在胶体合成过程中 Mo 被 W 受控部分取代,这增强了协同效应。
更新日期:2021-03-01
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