سنتز نانوکاتالیست سه فلزی Ni-Mo-W روی پایه آلومینا به روش اولتراسوند-همرسوبی جهت هیدرودی سولفوریزاسیون تیوفن

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی سهند

2 استادیار دانشگاه صنعتی سهند

10.22075/chem.2019.17076.1592

چکیده

در این مطالعه نانوکاتالیست های سه فلزی نیکل-مولیبدن-تنگستن بر پایه آلومینا به روش اولتراسوند-همرسوبی با درصدهای مختلف تنگستن سنتز شد. خواص کاتالیستهای تهیه شده توسط آنالیزهای XRD، BET، FTIR، FESEM و EDX بررسی شد و در ادامه این کاتالیستها در فرایند هیدرودی-سولفوریزاسیون برای حذف تیوفن مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقدار حذف تیوفن در کاتالیستهای سه فلزی حاوی تنگستن به ٪ ۲۳/۸۹ رسید درحالی که این مقدار برای کاتالیست های دو فلزی بدون تنگستن تنها ٪ ۷۲/۶۶ بود. در بین درصدهای مختلف تنگستن بیشترین مقدار حذف تیوفن و گزینش پذیری در کاتالیست های سه فلزی مربوط به کاتالیست حاوی %6 وزنی تنگستن مشاهده شد. کاتالیست سه فلزی نیکل-مولیبدن-تنگستن با %6 وزنی تنگستن دارای کریستال های بسیار کوچک اکسید فلزات و مورفولوژی همگنی از ذرات با اندازه بسیار کوچک با متوسط اندازه ۱۳ نانومتر بود. مقایسه آنالیزها قبل و بعد از انجام فرآیند هیدرودی سولفوریزاسیون، وجود گوگرد بر روی سطح کاتالیست ها و تغییرات گروههای عاملی را اثبات کرد اما حالت بلوری کاتالیست سه فلزی کاملا بدون تغییر ماند. فعالیت کاتالیست سه فلزی نیکل-مولیبدن-تنگستن با %6 وزنی تنگستن در زمانها و نسبت تیوفنهای مختلف بررسی شد و نتایج نشان داد با افزایش زمان واکنش و کاهش نسبت تیوفن مقدار حذف آلاینده گوگردی افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of trimetallic nanocatalysts of alumina supported Ni-Mo-W by ultrasound-precipitation method for thiophene hydrodesulfurization

نویسندگان [English]

  • Dariush Moghaddam Nejad 1
  • Somaiyeh Allahyari 2
  • Nader Rahemi 1
1 Sahand University of Technology
2 Assistant professor in Sahand University of Technology
چکیده [English]

In this study trimetallic Ni-Mo-W/alumina catalysts with different percentages of tungsten were synthesized by a hybrid method of ultrasound-precipitation. Synthesized catalysts were characterized by XRD, BET, FTIR, FESEM and EDX and then were evaluated in hydrodesulfurization of thiophene. Thiophene removal in trimetallic Ni-Mo-W/alumina catalysts reached to 89.23% while was 66.72% for bimetallic similar catalyst. Among different tungsten contents the highest thiophene removal and butane/butene ratio was attributed to the catalyst with 6% wt. tungsten. This catalyst showed small nano crystallites of metal oxides with uniform morphology with average size of 13 nm. The post characterization tests confirmed the stability in crystals of catalyst but some changes in morphology and functional groups were observed. Moreover the effect of residence time and thiophene concentration on the activity and selectivity of the trimetallic catalyst with 6% wt. tungsten was studied and the results showed with increasing the reaction time and reducing thiophene concentration, activity of the catalyst enhanced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrodesulfurization
  • Alumina
  • Ni-Mo-W
  • nanocatalyst
  • Ultrasound-precipitation
[1] S. Sigurdson, V. Sundaramurthy, A.K. Dalai, J. Adjaye, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 291 (2008) 30.
[2] E. Soghrati, M. Kazemeini, A.M. Rashidi, K.J. Jozani, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45 (2014) 887.
[3] C. Li, B. Shi, M. Cui, H.-y. Shang, G.-h. Que, Journal of Fuel Chemistry and Technology, 35 (2007) 407.
[4] H. Topsøe, B.S. Clausen, Applied Catalysis, 25 (1986) 273.
[5] M. Absi-Halabi, A. Stanislaus, K. Al-Dolama, Performance comparison of alumina-supported Ni-Mo, Ni-W and Ni-Mo-W catalysis in hydrotreating vacuum residue, Fuel, 77 (1998) 787.
[6] H. Nava, F. Pedraza, G. Alonso, Catalysis Letters, 99 (2005) 65.
[7] N. Rahemi, M. Haghighi, A.A. Babaluo, S. Allahyari, M.F. Jafari, Energy Conversion and Management, 84 (2014) 50.
[8] N. Rahemi, M. Haghighi, A.A. Babaluo, M.F. Jafari, S. Allahyari, Catalysis Science & Technology, 3 (2013) 3183.
[9] N. Rahemi, M. Haghighi, A.A. Babaluo, M.F. Jafari, S. Khorram, Journal of Applied Physics, 114 (2013) 094301.
[10] M. Bahman, H. Mohammad, A. Erfan, J. Of Applied Chemistry, 39 (1395) 65, in Persian.
[11] Kh. T. Saeed, H. Mohammad, A. Mozaffar, A. Hossein, J. Of Applied Chemistry, 30 (1393) 89, in Persian.
[12] M. Morán-Pineda, S. Castillo, T. López, R. Gómez, B. Cordero, O. Novaro, Applied Catalysis B: Environmental, 21 (1999) 79.
[13] N. Rahemi, M. Haghighi, A.A. Babaluo, M.F. Jafari, S. Khorram, International Journal of Hydrogen Energy, 38 (2013) 16048.
[14] S. Allahyari, M. Haghighi, A. Ebadi, S. Hosseinzadeh, H. Gavam Saeedi, Reac Kinet Mech Cat, 112 (2014) 101.
[15] Y.V. Joshi, P. Ghosh, M. Daage, W.N. Delgass, Journal of Catalysis, 257 (2008) 71.
[16] D. Liu, L. Liu, G. Li, C. Liu, Journal of Natural Gas Chemistry, 19 (2010) 530.
[17] J.A. Mendoza-Nieto, O. Vera-Vallejo, L. Escobar-Alarcón, D. Solís-Casados, T. Klimova, Fuel, 110 (2013) 268.
[18] S. Badoga, A. Ganesan, A.K. Dalai, S. Chand, Catalysis Today, 291 (2017) 160.
[19] M.I. Mohammed, A.A. Abdul Razak, M.A. Shehab, Arabian Journal for Science and Engineering, 42 (2017) 1381.
[20] T.A. Saleh, S.A. Al-Hammadi, A.M. Al-Amer, Process Safety and Environmental Protection, 121 (2019) 165.
[21] S. Ashenaeian, M. Haghighi, N. Rahemi, Advanced Powder Technology, 30 (2019) 502.