负载型金属镍催化剂的制备方法技术

本发明专利技术负载型金属镍催化剂的制备方法，涉及包含镍的催化剂，该方法通过量热仪燃烧法制得尖晶石型氧化物NiAl2O4，将该NiAl2O4负载至海泡石矿物纳米纤维表面，制得NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料，再将该复合材料在还原性气氛中还原得到镍/NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料即负载金属镍的NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料构成的负载型金属镍催化剂，克服了现有负载型金属催化剂制备工艺复杂、反应能耗高、产物高温稳定差和高温下易团聚的缺点。

Process for preparing supported nickel metal catalyst

The invention relates to a preparation method of supported nickel catalyst and relates to a catalyst comprising nickel, the combustion calorimetry prepared spinel oxide NiAl2O4, the NiAl2O4 will load the surface to the sepiolite nano fiber prepared NiAl2O4/ sepiolite nano fiber composite material, and the composite materials were obtained by reduction of supported metal nickel the catalyst of NiAl2O4/ sepiolite nano fiber composite material /NiAl2O4/ nickel sepiolite nano fiber composite material is supported nickel in reducing atmosphere, to overcome the existing load type metal catalyst complex preparation process, high energy consumption, high temperature stable reaction product difference and high temperature agglomeration disadvantages.

【技术实现步骤摘要】
负载型金属镍催化剂的制备方法
本专利技术的技术方案涉及包含镍的催化剂，具体地说是负载型金属镍催化剂的制备方法。
技术介绍
金属镍具有资源丰富、价格低廉和催化活性高的诸多优点，已经被作为催化剂应用于加氢、偶联、氧化和有机合成的反应过程中。但研究表明，金属镍作为催化剂单独使用时的高温稳定性较差，因此需要为其选择适宜的载体。目前应用最广泛的金属催化剂载体是γ-Al2O3，但该类载体需要人工合成，成本较高。因此，选择成本低廉，催化活性好的载体有重要的应用价值和实际意义。天然海泡石矿物由于特殊的成矿条件使其呈现纤维状形态，内部由Si—O四面体和Mg—O八面体连接形成2:1的层链状结构，单元上下层间排列着与键平行的纳米孔道，水分子和可交换阳离子就位于其中。海泡石特殊的结构使其具有独特的物化性质，表面活性高，比表面积大，具有很好的吸附性、流变和催化性，常被用做吸附剂。海泡石的外部含有大量Si-OH基团,在脱硫和脱氮反应过程中能够负载镍、铁、锌、铜及其他金属，加快反应速度，且天然海泡石矿物具有良好的机械稳定性，因此也常被用作催化剂载体使用。金作宏(金作宏.镍/海泡石催化剂的制备及其在对氨基苯甲酸合成中的应用[D].天津大学,2003.)制备的镍/海泡石催化剂在对氨基甲酸合成方面表现出良好的催化效果，合成率可达85％以上。但海泡石因其自身的结构缺陷决定其负载型催化剂在热稳定性方面表现较差，因此海泡石作为单一载体时的应用受到限制。矿物负载金属的制备方法主要有溶胶法、水热晶化还原法、微乳液浸润法和浸渍还原法。CN105879874A公开了一种共沉淀法制备负载镍催化剂的制备方法，该方法制得的硅藻土负载镍催化剂具有较高的比表面积和热稳定性。此种催化剂在催化化学反应时，表面金属催化剂在温度升高过程中极易发生团聚，降低了催化剂的活性及催化效果。CN106076341A披露了一种多孔材料负载氧化镍催化剂的制备方法，由该方法制备的氧化镍催化剂主要应用于氧化性催化反应，其制备方法是采用有机物对膨润土进行改性，成本较高。且膨润土作为该催化剂的唯一载体，其热稳定性和催化活性较差。CN104923240A公开了一种海泡石负载双金属改性的镍基催化剂的制备方法，该方法为浸渍还原法，采用该方法制得的催化剂存在耐老化能力较差、使用寿命短和制备成本较高的缺陷。氧化物NiAl2O4是由含金属镍和金属铝的氧化物复合而成的复杂尖晶石型氧化物，化学分子通式为AB2O4。尖晶石型化合物内部由O2-立方堆积形成四面体和八面体空隙，A2+和B3+位于空隙中，位于空隙中的离子可以相互替换，且有众多的过渡金属离子可以填充到结构中，因此尖晶石型化合物具有多样的性质。不仅具有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点，同时其热膨胀系数较小，因而具有良好的热稳定性和机械强度。不同的组分和内部结构能够使其具有不同的性质，因此尖晶石型氧化物在诸多领域都有较高的应用价值，如磁性材料、陶瓷材料、催化剂及催化剂载体等。其中Al系尖晶石由于内部离子结构差异具有特异的表面酸碱性、耐高温性、机械强度高等性质，目前在催化领域收到广泛关注及应用。由于镍铝尖晶石型氧化物NiAl2O4具有上述特殊的结构和表面性质，在催化领域的应用受到广泛关注和研究，因此镍铝尖晶石型氧化物NiAl2O4的制备和结构调控是研究的热点之一。目前尖晶石型氧化物的制备方法主要有溶胶凝胶法、共沉淀法、水热法和溶液燃烧法。CN100523094C的介绍了一种溶液燃烧法合成纳米晶钴铝尖晶石的颜料的方法，该方法将配制的前驱体溶液通过电加热或微波加热点火，但反应结束后还需进行500～1000℃的高温热处理，工艺繁琐，所需能耗高。CN201210036174.4介绍了一种喷发式溶液燃烧制备氧化物的方法，该方法在马弗炉中对前驱体进行加热，需要历经沸腾、起泡和干燥多个步骤后才发生自蔓延燃烧，反应时间过长，过程耗能高。CN201410067657.X介绍了一种溶液燃烧法制备甲烷催化剂的制备方法，该方法选择的载体为氧化物，成本高，负载物为贵金属氧化物，催化活性低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供负载型金属镍催化剂的制备方法，采用量热仪燃烧法制得尖晶石型氧化物NiAl2O4，将该NiAl2O4负载至海泡石矿物纳米纤维表面，制得NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料，再将该复合材料在还原性气氛中还原得到镍/NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料即负载金属镍的NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料构成的负载型金属镍催化剂，克服了现有负载型金属催化剂制备工艺复杂、反应能耗高、产物高温稳定性差和高温下易团聚的缺点。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：负载型金属镍催化剂的制备方法，通过量热仪燃烧法制得尖晶石型氧化物NiAl2O4，将该NiAl2O4负载至海泡石矿物纳米纤维表面，制得NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料，再将该复合材料在还原性气氛中还原得到镍/NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料即负载金属镍的NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料构成的负载型金属镍催化剂，具体步骤如下：第一步，制备尖晶石型氧化物NiAl2O4：采用量热仪燃烧法：称取所需量的镍金属盐和铝金属盐溶于有机燃料中，其中，Ni2+与Al3+的摩尔比为1∶1～2，有机燃料与酸根离子的摩尔比为3～10∶1～15，放入量热仪的氧弹中，充氧，点火燃烧，燃烧产物即为尖晶石型氧化物NiAl2O4；第二步，制备NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合载体：将海泡石矿物纳米纤维分散于去离子水中形成浆液，海泡石矿物纳米纤维与去离子水的质量比为1:10～15，随后将第一步中制得的尖晶石型氧化物NiAl2O4置入该浆液中，其中NiAl2O4与海泡石矿物纳米纤维的质量比为1∶1.5～2.5，于1000～2000r/min的速度搅拌2～4h，静置12～24h，过滤，放入烘箱中于80～120℃干燥10～12h；研磨至粉末状，放入马弗炉中于300～600℃焙烧，保温2～5h，得到NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合载体；第三步，制备负载型金属镍催化剂：将第二步制得的NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合载体放入气氛管式炉中，通入还原反应气体，在450～750℃下保温3～9h，制得负载金属镍的NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料即负载型金属镍催化剂。上述负载型金属镍催化剂的制备方法，所述镍金属盐为硝酸镍、硫酸镍或氯化镍。上述负载型金属镍催化剂的制备方法，所述铝金属盐为硝酸铝、醋酸铝或氯化铝。上述负载型金属镍催化剂的制备方法，所述有机燃料为乙醇、乙二醇或乙醇胺。上述负载型金属镍催化剂的制备方法，所述还原反应气体为含氢气的体积分数为5～10％的氢氮混合气、硫化氢气体或氨气。上述负载型金属镍催化剂的制备方法，所述海泡石矿物纳米纤维按CN200910070297.8所述方法制得。上述负载型金属镍催化剂的制备方法，所涉及的海泡石矿物纳米纤维之外的其他原料、试剂和设备均通过公知途径获得，操作工艺是本领域技术人员能够掌握的。本专利技术的有益效果如下：与现有技术相比，本专利技术具有的突出的实质性特点如下：(1)由现有传统制备工艺制得的尖晶石型氧化物团聚严重，比表面积小，作为催化剂使用存在稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
负载型金属镍催化剂的制备方法，其特征在于：通过量热仪燃烧法制得尖晶石型氧化物NiAl2O4，将该NiAl2O4负载至海泡石矿物纳米纤维表面，制得NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料，再将该复合材料在还原性气氛中还原得到镍/NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料即负载金属镍的NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料构成的负载型金属镍催化剂，具体步骤如下：第一步，制备尖晶石型氧化物NiAl2O4：采用量热仪燃烧法：称取所需量的镍金属盐和铝金属盐溶于有机燃料中，其中，Ni

【技术特征摘要】
1.负载型金属镍催化剂的制备方法，其特征在于：通过量热仪燃烧法制得尖晶石型氧化物NiAl2O4，将该NiAl2O4负载至海泡石矿物纳米纤维表面，制得NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料，再将该复合材料在还原性气氛中还原得到镍/NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料即负载金属镍的NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合材料构成的负载型金属镍催化剂，具体步骤如下：第一步，制备尖晶石型氧化物NiAl2O4：采用量热仪燃烧法：称取所需量的镍金属盐和铝金属盐溶于有机燃料中，其中，Ni2+与Al3+的摩尔比为1∶1～2，有机燃料与酸根离子的摩尔比为3～10∶1～15，放入量热仪的氧弹中，充氧，点火燃烧，燃烧产物即为尖晶石型氧化物NiAl2O4；第二步，制备NiAl2O4/海泡石矿物纳米纤维复合载体：将海泡石矿物纳米纤维分散于去离子水中形成浆液，海泡石矿物纳米纤维与去离子水的质量比为1:10～15，随后将第一步中制得的尖晶石型氧化物NiAl2O4置入该浆液中，其中NiAl2O4与海泡石矿物纳米纤维的质量比为1∶1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王菲，张卉，梁金生，汤庆国，张婷婷，朱毛毛，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12