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提高柴油加氢精制催化剂的活性是生产低硫低芳清洁柴油最为经济有效的手段。在采用浸渍法制备的常规柴油加氢精制催化剂中，氧化物活性组分颗粒形成于难以控制的干燥和焙烧阶段，在此过程中颗粒间的团聚导致活性组分颗粒尺寸变大，分散度降低，且由于氧化态活性组分颗粒与氧化铝载体表面基团之间的强相互作用使其难以充分硫化，不利于形成堆积度较高的Ⅱ类活性中心。因此，提高活性组分分散度，并适度减弱活性组分与载体间的相互作用，是提高柴油加氢精制催化剂的活性必须解决的关键问题。
本文将纳米粉体的水热制备技术和水热分散技术结合，发展了一种负载型催化剂的制备新方法-水热沉积法。该方法通过水热条件下的液相沉积反应生成活性组分纳米颗粒，借助水热体系的高分散能力和制备过程所加入的分散剂的防团聚作用减小活性组分颗粒尺寸并促进其在载体上的分散，同时依靠分散剂对载体表面的修饰作用减弱活性组分与载体间的相互作用，获得了活性组分呈高分散且其与载体间有较弱相互作用的NiW/γ-Al2O3柴油加氢精制催化剂。通过本文研究，得到了以下结果：
1.系统研究了以十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)为分散剂的水热沉积法。在优化W/γ-Al2O3催化剂水热制备条件的基础上，进一步采用尿素均匀沉淀法负载NiO，制备出了NiW/γ-Al2O3催化剂，比较了采用常规浸渍法和水热沉积法制备的相同金属含量的W/γ-Al2O3和NiW/γ-Al2O3催化剂的物理化学性质和催化性能。结果表明，与采用常规浸渍法制备的催化剂相比，采用水热沉积法制备的W/γ-Al2O3和Ni/γ-Al2O3催化剂都有更高的WO3分散度和更弱的WO3-Al2O3相互作用，硫化后形成的WS2有更短的长度和更高的堆积层数，具有更高的加氢脱硫(HDS)活性。这是因为：在水热沉积制备过程中，CTABr吸附在带负电的H2WO4胶粒上，起到了隔离H2WO4胶粒、阻止其团聚的作用；水热体系的高温高压环境使得溶液的扩散阻力降低，有利于钨酸盐前驱体在载体表面和孔道内的吸附，使形成的H2WO4能均匀分布在载体上，从而提高了WO3的分散度；CTABr中的Br可以取代氧化铝表面碱性羟基，减少了能与钨酸盐前驱体发生强相互作用的基团数量，减弱了WO3与Al2O3间的相互作用。 2.为大幅度降低分散剂成本，采用廉价的草酸取代昂贵的CTABr。通过优化水热沉积过程的工艺条件制备出了W/γ-Al2O3催化剂，进一步采用浸渍法负载NiO，制备出了NiW/γ-Al2O3催化剂，比较了其与常规浸渍法制备的W/γ-Al2O3和NiW/γ-Al2O3催化剂的物理化学性质和HDS性能。结果表明，一方面，水热沉积过程中加入的草酸和H2WO4胶粒形成的氢键隔离了H2WO4胶粒，防止了其团聚，提高了WO3的分散度；另一方面，草酸中的羧基与氧化铝的羟基发生强烈作用，减弱了WO3与Al2O3间的强相互作用。因此，在采用水热沉积法制备的氧化态催化剂中WO3的分散度更高，与氧化铝间的相互作用更弱，易于硫化形成长度更短、堆积层数更高的WS2晶粒，因而催化剂的HDS活性大幅提高，达到了以CTABr为分散剂制备的催化剂的性能，而其所采用的分散剂草酸的价格仅为CTABr的1/20。以大港催化裂化(FCC)柴油为原料，对采用水热沉积法制备的NiW/γ-Al2O3催化剂进行了500 h的催化性能评价，得到了脱硫率>99％(相对HDS活性是采用常规浸渍法制备的催化剂的2.41倍)、脱氮率为86.9％和多环芳烃脱除率为67.6％的良好结果。
3.为进一步提高催化剂的脱氮性能，在以草酸为分散剂，水热沉积法制备的催化剂中引入磷，通过优化磷的引入方式和含量，制备出了含磷的NiW/γ-Al2O3催化剂，考察了磷的引入对催化剂物化性质和加氢精制性能的影响，并比较了采用水熟沉积法和常规浸渍法制备的含磷催化剂的物化性质和加氢精制性能。结果表明：磷的引入进一步减弱了活性组分与氧化铝间的相互作用，提高了WS2的堆积层数；浸渍法和水热沉积法制备的含磷催化剂的区别在于，前者使WO3的分散度大大降低，WS2长度明显增加，催化剂性能下降，而后者则使WO3呈高分散，不增加WS2长度，因而大大提高了催化剂的活性。与采用水热沉积法制备的不含磷催化剂相比，水热沉积法制备的含磷催化剂对大港FCC柴油的脱氮率从86.9％提高到95.2％，脱硫率从98.4％提高到98.6％，多环芳烃脱除率从67.6％提高到70.4％；而常规浸渍法制备的含磷催化剂对大港FCC柴油的脱氮率仅为88.9％，脱硫率为94.5％，多环芳烃脱除率为68.1％。本文的研究结果表明，水热沉积法利用水热体系的高扩散能力，分散剂的防团聚作用和其对氧化铝载体的修饰作用，可以在保持活性组分高分散的同时适度减弱活性组分与载体间相互作用，从而得到更多长度更短，堆积层数更高的Ⅱ类高活性金属硫化物活性相，显著提高了催化剂的加氢精制性能。该法为高活性加氢精制催化剂的设计和制各提供了一条崭新的思路。