[發明專利]負載型金屬鎳催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201710278444.5
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107020099B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 王菲;張卉;梁金生;湯慶國;張婷婷;朱毛毛
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/06
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及包含鎳的催化劑，具體地說是負載型金屬鎳催化劑的制備方法。

背景技術

金屬鎳具有資源豐富、價格低廉和催化活性高的諸多優點，已經被作為催化劑應用于加氫、偶聯、氧化和有機合成的反應過程中。但研究表明，金屬鎳作為催化劑單獨使用時的高溫穩定性較差，因此需要為其選擇適宜的載體。目前應用最廣泛的金屬催化劑載體是γ-Al₂O₃，但該類載體需要人工合成，成本較高。因此，選擇成本低廉，催化活性好的載體有重要的應用價值和實際意義。

天然海泡石礦物由于特殊的成礦條件使其呈現纖維狀形態，內部由Si—O四面體和Mg—O八面體連接形成2:1的層鏈狀結構，單元上下層間排列著與鍵平行的納米孔道，水分子和可交換陽離子就位于其中。海泡石特殊的結構使其具有獨特的物化性質，表面活性高，比表面積大，具有很好的吸附性、流變和催化性，常被用做吸附劑。海泡石的外部含有大量Si-OH基團,在脫硫和脫氮反應過程中能夠負載鎳、鐵、鋅、銅及其他金屬，加快反應速度，且天然海泡石礦物具有良好的機械穩定性，因此也常被用作催化劑載體使用。金作宏(金作宏.鎳/海泡石催化劑的制備及其在對氨基苯甲酸合成中的應用[D].天津大學,2003.)制備的鎳/海泡石催化劑在對氨基甲酸合成方面表現出良好的催化效果，合成率可達85％以上。但海泡石因其自身的結構缺陷決定其負載型催化劑在熱穩定性方面表現較差，因此海泡石作為單一載體時的應用受到限制。

礦物負載金屬的制備方法主要有溶膠法、水熱晶化還原法、微乳液浸潤法和浸漬還原法。CN105879874A公開了一種共沉淀法制備負載鎳催化劑的制備方法，該方法制得的硅藻土負載鎳催化劑具有較高的比表面積和熱穩定性。此種催化劑在催化化學反應時，表面金屬催化劑在溫度升高過程中極易發生團聚，降低了催化劑的活性及催化效果。CN106076341A披露了一種多孔材料負載氧化鎳催化劑的制備方法，由該方法制備的氧化鎳催化劑主要應用于氧化性催化反應，其制備方法是采用有機物對膨潤土進行改性，成本較高。且膨潤土作為該催化劑的唯一載體，其熱穩定性和催化活性較差。CN104923240A公開了一種海泡石負載雙金屬改性的鎳基催化劑的制備方法，該方法為浸漬還原法，采用該方法制得的催化劑存在耐老化能力較差、使用壽命短和制備成本較高的缺陷。

氧化物NiAl₂O₄是由含金屬鎳和金屬鋁的氧化物復合而成的復雜尖晶石型氧化物，化學分子通式為AB₂O₄。尖晶石型化合物內部由O^2-立方堆積形成四面體和八面體空隙，A²⁺和B³⁺位于空隙中，位于空隙中的離子可以相互替換，且有眾多的過渡金屬離子可以填充到結構中，因此尖晶石型化合物具有多樣的性質。不僅具有硬度大、熔點高、化學性質穩定等特點，同時其熱膨脹系數較小，因而具有良好的熱穩定性和機械強度。不同的組分和內部結構能夠使其具有不同的性質，因此尖晶石型氧化物在諸多領域都有較高的應用價值，如磁性材料、陶瓷材料、催化劑及催化劑載體等。其中Al系尖晶石由于內部離子結構差異具有特異的表面酸堿性、耐高溫性、機械強度高等性質，目前在催化領域收到廣泛關注及應用。由于鎳鋁尖晶石型氧化物NiAl₂O₄具有上述特殊的結構和表面性質，在催化領域的應用受到廣泛關注和研究，因此鎳鋁尖晶石型氧化物NiAl₂O₄的制備和結構調控是研究的熱點之一。目前尖晶石型氧化物的制備方法主要有溶膠凝膠法、共沉淀法、水熱法和溶液燃燒法。CN100523094C的介紹了一種溶液燃燒法合成納米晶鈷鋁尖晶石的顏料的方法，該方法將配制的前驅體溶液通過電加熱或微波加熱點火，但反應結束后還需進行500～1000℃的高溫熱處理，工藝繁瑣，所需能耗高。CN201210036174.4介紹了一種噴發式溶液燃燒制備氧化物的方法，該方法在馬弗爐中對前驅體進行加熱，需要歷經沸騰、起泡和干燥多個步驟后才發生自蔓延燃燒，反應時間過長，過程耗能高。CN201410067657.X介紹了一種溶液燃燒法制備甲烷催化劑的制備方法，該方法選擇的載體為氧化物，成本高，負載物為貴金屬氧化物，催化活性低。

發明內容