加氢脱硫技术是石油工业中广泛采用的去除有害硫化物、保护环境的重要技术。MoS₂是最常用的HDS催化剂，但由于其较高的表面能，易于堆积。活性MoS₂纳米片有望在防止聚集和增加可访问性方面得到很好的支持。在目前的研究中，二维Ti₃C₂ MXene被用作一种新型的载体来控制锚定MoS₂纳米片以实现高效的HDS。采用简单的一步水热法成功构建了Ti₃C₂支撑的具有三维互联网络的CoMoS₂ (CoMoS₂/Ti₃C₂)复合材料。系统的表征表明MoS₂纳米片在Ti₃C₂ MXene层上和层间垂直生长。与CoMoS₂相比，CoMoS₂/Ti₃C₂具有良好的开放结构，具有更大的比表面积和更高的CoMoS活性相比例。在CoMoS₂/Ti₃C₂催化下，二苯并噻吩HDS的反应速率常数比在CoMoS₂上提高了2.8倍。CoMoS₂/Ti₃C₂在恶劣的高温反应环境中也表现出良好的稳定性。
 
  图1. 合成Ti₃C₂ MXene、CoMoS₂和CoMoS₂/Ti₃C₂的示意图。
 
  图2 Ti₃AlC₂, et-Ti₃C₂, Ti₃C₂和CoMoS₂/ Ti₃C₂-200的XRD谱图。
 
  图3. (a) Ti₃AlC₂ MAX， (b) et-Ti₃C₂， (c) Ti₃C₂和(d,g) CoMoS₂/Ti3C2-200和(f,i) CoMoS₂样品的俯视图和(e,h)侧视图的SEM图像。
 
 
图4. CoMoS₂/Ti₃C₂-200的TEM图(a)和HRTEM图(b,c)。
 
  图5 CoMoS₂/Ti₃C₂-200的HAADF-STEM图像和EDS元素映射。
 
 
图6 (a)氮气吸附-解吸等温线和(b) Ti₃C₂、CoMoS₂和CoMoS₂/Ti₃C₂-200的孔径分布图。
 
 
图7 样品的XPS光谱。(a) CoMoS₂/Ti₃C₂的Ti 2p， (b) Mo 3d和(c) Co 2p;(d) CoMoS2-200的Co 2p。
 
  图8. 制备样品的催化性能。(a) CoMoS₂和CoMoS₂/Ti₃C₂-200上的DBT转化率和HYD/DDS选择性。(b) DBT浓度数据与CoMoS₂、CoMoS₂/Ti₃C₂-200、CoMoS₂/Ti₃C₂-100、CoMoS₂/Ti₃C₂-150和CoMoS₂/Ti₃C₂-250反应时间的关系。
 

图9. (a) CoMoS₂/Ti₃C₂-200和(b) CoMoS₂催化的产物分布数据vs反应时间。(c) DBT HDS反应步骤。
 
       相关科研成果由天津大学化学工程与技术学院Guozhu Li等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials (https://doi.org/10.1021/acsanm.2c01892)上。原文：Co-Doped MoS₂ Nanosheets Vertically Grown on Ti₃C₂ MXenes for Efficient Hydrodesulfurization in High-Temperature Environments。

转自《石墨烯研究》公众号