[發明專利]一種鎳基雙金屬催化材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210898506.3
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115069255A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 趙學波;付秋菊;閆理停
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/10;B01J35/02;C07D307/44;C07C33/22;C07C31/12;C07C31/125;C07C35/08;C07C35/20;C07C29/141;C07C29/145
• 代理公司: 濟南格源知識產權代理有限公司 37306
• 代理人: 張蕾

本發明涉及精細化工技術領域，具體涉及一種鎳基雙金屬催化材料及其制備方法及應用，所述催化材料是由超小雙金屬顆粒負載在MOF衍生的碳載體上而得到的復合材料，所述催化材料外部形貌呈六棱棒狀，所述催化材料內部結構為多級孔結構。該鎳基雙金屬催化材料比表面積較大，金屬分散程度高，金屬顆粒尺寸小，具有很好的雙金屬協同催化作用，高效催化目標反應物轉化為目標產物。所述催化材料的雙金屬之間存在相互協同作用，能夠增強底物分子的活化，且較小的三維六棱棒結構能夠有效防止催化過程中金屬顆粒的聚集，從而保證雙金屬催化材料在加氫反應中的穩定性，具有高的重復利用率。

技術領域

本發明涉及一種鎳基雙金屬催化材料及其制備方法與應用，屬于精細化工技術領域。

背景技術

全球變暖和不可再生化石資源的迅速消耗極大地促進了可持續合成路線的發展，特別是從各種可再生資源如木質纖維素生物質中生產化學品和高附加值燃料。不飽和醛酮通常具有一定毒性，但其衍生得到的不飽和醇卻大量應用于工業生產中，如藥物合成、香料、除草劑等。因此，探究新型催化劑將生物質衍生的不飽和醛酮升級轉化成高附加值的飽和醇、不飽和醇等，不僅具有重要的學術意義，還具有一定的工業應用價值。

由于貴金屬催化劑對于不飽和醛酮的加氫具有優異的催化效果，因此，研究人員較多集中在對于新型的貴金屬催化劑的設計研發。但是由于貴金屬催化劑存在價格高昂且儲量稀缺的缺點，不利于其大規模廣泛使用。據報道可知，由于Ni基催化劑具有高活性，且價廉易得，被廣泛應用于生物質衍生的不飽和醛酮的加氫反應中。為了進一步提升催化活性，研究人員制備出鎳基雙金屬材料，期望通過雙金屬之間的協同催化作用來更好的提升催化活性。如催化劑CuNi/MgAlO在100℃、4MPa的氫氣壓力下反應1h，糠醛幾乎完全轉化為糠醇；催化劑NiCu_0.33/C在120℃、1.5MPa的氫氣壓力下反應12h，糠醛轉化率為96.7％，糠醇選擇性達到93.8％。

盡管已報道鎳基雙金屬金屬催化劑已經能夠實現較高的選擇性，但反應條件仍然很苛刻，不利于工業生產。因此，設計制備高催化活性的新型鎳基雙金屬催化劑材料將生物質衍生的不飽和醛酮分子升級轉化具有十分重要的意義。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供了一種鎳基雙金屬催化材料及其制備方法與應用，本發明所述的鎳基雙金屬催化材料的比表面積較大，超小金屬顆粒負載在金屬有機框架(MOF)衍生的碳載體上，催化材料的較小尺寸有利于暴露催化活性位點，雙金屬之間具有很好的協同催化作用，能夠高效催化目標反應物轉化為目標產物。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案為：

一方面，本發明提供了一種鎳基雙金屬催化材料，所述雙金屬催化材料是由超小雙金屬顆粒負載在MOF衍生的碳載體上而得到的復合材料；所述雙金屬催化材料外部形貌呈六棱棒狀，直徑為400-600nm，長度為2.5-3.5μm；所述鎳碳催化材料呈多級孔結構，比表面積為150-250m²/g。

另一方面，本發明還提供了一種鎳基雙金屬催化材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，前驅體的制備：將金屬鎳鹽加入去離子水中得到溶液a，將有機配體加入去離子水中得到溶液b，將溶液a與溶液b混合，然后在100℃-160℃溫度下進行反應3h-8h，反應完成后得到鎳基單金屬Ni-MOF前驅體；

步驟二，將配好的第二金屬離子溶液按等體積浸漬法加入步驟一制備的Ni-MOF前驅體中，浸漬24h，干燥后得到負載第二金屬離子的Ni-MOF前驅體。

等體積浸漬法能夠很好的控制第二金屬離子的加入比例。金屬有機框架(MOF)材料是一種具有較大的比表面積的多孔框架材料。MOF材料的衍生物能完美繼承其特定形貌。因此，以MOF材料做載體，第二金屬離子能夠得以分散良好，從而不會發生聚集現象。因此，以MOF材料為前驅體，利用等體積浸漬法能夠制備出分散良好的雙金屬催化劑材料。