一种Ni基催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种Ni基催化剂及其制备方法和应用，具体说该催化剂组成为氧化镍、介孔氧化铝和其它稀土金属复合氧化物，采用反向分步沉淀法制得，其中NiO的质量百分含量为60～90wt％，稀土金属的质量百分含量为0～5wt％。本发明专利技术催化剂可应用于脱氢及加氢反应中，具有高活性、高选择性、高稳定性的特点，且原料易得，制备工艺简单，适合工厂规模化生产。适合工厂规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种Ni基催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种Ni基催化剂、制备方法及其在加氢和脱氢反应中的应用。

技术介绍

[0002]贵金属催化剂具有高效的催化活性和优良的选择性，在催化领域中起着重要的作用，但贵金属资源有限、价格昂贵、无法大规模使用，因此用非贵金属催化剂代替贵金属催化剂已经成为必然趋势。镍基催化剂价格低廉，资源丰富，符合绿色可持续发展理念，在非贵金属催化剂领域占据了重要地位，在过去的几十年里，专家学者们对其进行了广泛的研究与探索。
[0003]在催化加氢及脱氢方面，镍基催化剂催化效率高、具有良好的活性和较高的热稳定性等原因，已广泛应用于各种不饱和有机物的加氢反应及饱和有机物的脱氢反应中。但是镍基催化剂在研究与应用中也存在一些问题，如催化剂在反应中容易产生积炭，高温下金属颗粒烧结、稳定性较差，有机反应中镍易流失、易被杂质毒化等原因，常常导致反应出现失活现象。因此，开发一种高效的、抗积碳、抗烧结、抗镍流失和杂质毒化等性能优异的Ni基催化剂用于工业化生产是很有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题，提供了一种Ni基催化剂的制备及其在加氢和脱氢反应中的应用。
[0005]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]以NiO为载体，采用反向分步沉淀方法在其表面负载一层含有稀土金属氧化物的介孔氧化铝制得Al2O3/NiO或M
‑
Al2O3/NiO催化剂，可以提高催化剂活性和选择性的同时，还可以有效抑制镍烧结，从而延长寿命。NiO的质量百分含量为60～90wt％；Al2O3的质量百分含量为10～40wt％，金属M质量含量为0～5wt％。稀土金属M是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)中的一种或两种以上的混合物，所述催化剂可应用于脱氢及加氢反应中，催化剂还原温度为200
‑
700℃。
[0007]催化剂的制备方法，包含以下步骤：
[0008]1前驱体NiO的制备
[0009]按所需比例称取可溶性Ni盐，溶于去离子水中配成盐溶液A；另配制等体积的碱溶液B，并置于20
‑
50℃水浴锅中，在剧烈搅拌下将盐溶液A滴加入碱溶液B中；滴加结束后，将悬浊液的pH值调至9
‑
11；然后升高水浴温度至55
‑
80℃，继续搅拌晶化3
‑
8h；将该悬浊溶液记为C；
[0010]2含有稀土金属氧化物的Al2O3/NiO或M
‑
Al2O3/NiO催化剂的制备
[0011]按所需比例称取模板剂F溶入去离子水后，40
‑
80℃搅拌至澄清，然后加入一定比例的可溶性Al和稀土金属M的盐，配成盐溶液D；另配制等体积的碱溶液E，在剧烈搅拌下将盐溶液D和碱溶液E同时滴加入溶液C中；滴加结束后，将悬浊液的pH值再次调至9
‑
11，继续
搅拌晶化3
‑
8h；然后用去离子水对沉淀进行2次以上洗涤、抽滤，至滤液的pH值为中性，将滤饼转移至烘箱干燥后，转移至马弗炉中于350
‑
600℃煅烧4小时；将上述样品取出后再次置于还原性气氛中预处理，即制得M
‑
Al2O3/Ni催化剂。
[0012](1)步骤1和2中所述的碱溶液为NaOH、尿素、Na2CO3或(NH4)2CO3中某一种的水溶液或二种以上的混合水溶液。
[0013](2)步骤2中金属M可以是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)中的一种或两种以上的混合物，M于催化剂中的质量含量为0～5wt％。
[0014](3)步骤2中所述的模板剂F为阳、阴离子或非离子表面活性剂等模板剂。
[0015](4)催化剂的还原过程为200～700℃、10％H2/He混合气体中还原1～6h。本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术提供的催化剂具有抗积碳、抗烧结、抗镍流失等特点，稳定性能优异，具有很好的应用价值。
具体实施方式
[0017]实施例1
[0018](1)采用反向分步沉淀法制备50wt％NiO/Al2O3催化剂：称取19.5g硝酸镍，溶于50mL去离子水中配成盐溶液A；另称取2.68g氢氧化钠，溶于50mL去离子水中配成碱溶液B，并置于35℃水浴锅中，在剧烈搅拌下将A溶液滴加入B溶液中；滴加结束后，将悬浊液的pH值调至10；然后升高水浴温度至60℃，继续搅拌晶化3h，将该悬浊溶液记为C；(2)称取5g P123溶于50mL去离子水中，40℃搅拌至澄清，随后加入36.7g硝酸铝配成盐溶液D；另称取2.68g氢氧化钠，溶于50mL去离子水中配成碱溶液F，在剧烈搅拌下将D溶液和E溶液同时滴加入C溶液中；滴加结束后，将悬浊液的pH值再次调至10；然后继续搅拌晶化4h；然后用去离子水对沉淀进行2次以上洗涤、抽滤，至滤液的pH值为中性，将滤饼转移至烘箱干燥后，转移至马弗炉中于450℃煅烧4小时；将上述样品取出后再次置于10％ H2/He气体于450℃下还原4h，即制得Al2O3/Ni催化剂。
[0019]对比例1
[0020]采用共沉淀法制备50wt％NiO/Al2O3催化剂：分别称取19.5g硝酸镍和36.7g硝酸铝，溶于含有5g P123的100mL去离子水中配成混合盐溶液A。另将5.36g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，配成混合碱溶液B。在35℃恒温水浴下将A溶液以3mL min
‑1的速度滴加入B溶液中，滴加过程中剧烈搅拌。滴加结束后，用NaOH溶液(3mol L
‑1)将上述悬浊液的pH值调至10。然后升高水浴温度至65℃，继续搅拌晶化18h。用去离子水对沉淀进行多次洗涤、抽滤，至滤液的pH值为中性，将滤饼转移至60℃烘箱干燥12h，然后在450℃下用10％ H2/He气体还原4h，即制得Ni
‑
Al2O3催化剂。
[0021]对比例2
[0022]采用等体积浸渍法制备50wt％NiO/Al2O3催化剂。具体过程如下：将10.0gAl2O3粉末加入到已配好的Ni(NO3)2·
2H2O溶液中(13mL，含7.86g Ni)，在室温下静置2h后，转入60℃烘箱干燥12h。干燥后将试样在300℃空气气氛下煅烧2h，然后再用10％ H2/He气体于450℃下还原4h，即制得Ni/Al2O3催化剂。
[0023]实施例2
色谱柱线下分析。
[0035]表3不同制备方法获得的催化剂上活性测试结果，反应条件：T＝210℃、P＝3MPa
[0036][0037]由表3可以看出：与浸渍法、共沉淀法制得的催化剂相比，反向分步沉淀法制得的Al2O3/Ni催化剂上乙烯转化率、柴油选择性及稳定性能最高。以上实验结果表明反向分步沉淀法具有优势，提高了催化性能。
[0038]本专利技术所述内容并不仅限于本专利技术所述实施例内容。
[0039]本文中应用了具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni基催化剂，其特征在于：以NiO为载体，采用反向分步沉淀法在其表面负载一层含有稀土金属氧化物的介孔氧化铝制得Al2O3/NiO或M
‑
Al2O3/NiO催化剂；所述Ni基催化剂中，以质量分数百分之百计，NiO的质量百分含量为60～90wt％；Al2O3的质量百分含量为10～40wt％，稀土金属M质量含量为0～5wt％，稀土金属M是Sc、Y、La、Ce中的一种或两种以上的混合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：(1)称取可溶性Ni盐，溶于去离子水中配成盐溶液A；另配制等体积的碱溶液B，并置于20
‑
50℃水浴锅中，在剧烈搅拌下将盐溶液A滴加入碱溶液B中；滴加结束后，将悬浊液的pH值调至9
‑
11；然后升高水浴温度至55
‑
80℃，继续搅拌晶化3
‑
8h；将该悬浊溶液记为C；(2)称取模板剂F溶入去离子水后，40
‑
80℃搅拌至澄清，然后加入可溶性Al和稀土金属M的盐，配成盐溶液D；另配...

【专利技术属性】
技术研发人员：续晶华，李治成，牟常兴，王贤彬，王炳春，李进，
申请(专利权)人：中触媒新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：