[发明专利]一种筛选钼基硫化物加氢脱硫催化剂的方法

摘要

一种筛选钼基硫化物加氢脱硫催化剂的方法。本发明基于DFT理论计算系统研究MoS2催化剂表面HDS过程，通过研究MoS2边缘活性位形成规律、含硫化合物在活性位的吸附、加氢与脱硫反应机理。利用几何结构分析、热力学、反应动力学与热力学、反应速率分析，结合分子前线轨道、电荷布局、态密度等电子结构特性分析，明确钼基硫化物活性位性质以及HDS基元反应与产物的竞争选择性。本发明方便、快捷、准确且节约资源，为高效钼基硫化物催化剂的筛选提供了理论指导。

主权项

本发明提供了一种筛选钼基硫化物加氢脱硫催化剂的方法，运用DFT方法研究钼基硫化物表面活性位(CUS)形成特点及含硫化合物在催化剂表面的HDS反应，通过研究表面活性位结构、硫化物的吸附、HDS基元反应与产物的竞争选择机理，结合热力学性质、电子结构特性、基元反应热力学与动力学等分析方法筛选高效钼基硫化物催化剂，所述方法的实施方式分为以下4步：(1)模型构建利用MS软件中的Materials Visualizer模块构建MoS2及相关活性位表面模型作为催化剂基底；构建含硫化合物分子以及其HDS脱硫过程中的所有可能中间体、脱硫产物的气相分子模型；构建硫化物、中间体及产物可能存在的吸附与HDS氢原子共吸附结构模型；(2)稳定构型的结构优化利用MS软件中的DMol3模块对(1)中所构建的模型进行几何结构优化，得到稳定的催化剂表面结构、反应物与中间体的稳定吸附构型，通过计算得到对应的吸附能，明确最稳定吸附模型。通过计算各吸附构型的电子结构特性，获取电荷布局、态密度、前线轨道等性质；(3)过渡态搜索及频率计算确定HDS基元反应中的稳定初末态构型，运用DMol3模块的TS Search工具，选取LST/QST方法在相同的理论水平下进行过渡态搜索，得到对应的过渡态结构以及反应能与活化能垒信息；通过Hessian矩阵计算相关局部频率，得到表面与吸附质分子的振动频率信息，计算其焓变、熵变、吉布斯自由能等热力学性质，并采用过渡态理论计算其反应速率常数；(4)反应网络构建与综合分析对(3)中所得各基元反应路径进行归纳总结，绘制完整的HDS反应网络；明确各反应中的速率控制步骤，对比分析其反应能、活化能垒以及反应速率，分析不同活性位对于反应路径以及产物选择性的影响，从而实现对高效钼基硫化物HDS催化剂的筛选。