一种镍基催化剂的前处理方法、镍基催化剂催化水合肼制氢-炔类加氢串联反应的方法技术

本发明专利技术提供了一种镍基催化剂的前处理方法、镍基催化剂催化水合肼制氢

【技术实现步骤摘要】
一种镍基催化剂的前处理方法、镍基催化剂催化水合肼制氢
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炔类加氢串联反应的方法


[0001]本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种镍基催化剂的前处理方法、镍基催化剂催化水合肼制氢
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炔类加氢串联反应的方法。

技术介绍

[0002]加氢反应在化工生产中具有重要意义，但传统催化加氢法都需要一定压力，对设备要求较高，且存在氢气储存、运输的困难。水合肼完全分解的唯一副产物是氮气，是一种良好的化学储氢物质，具有替代传统的氢气成为氢源的可能性。且相较而言，水合肼作为氢源，反应条件更加温和。
[0003]对于炔烃等不饱和分子催化加氢反应，多种催化剂都对其具有催化效果，镍基催化剂因其相对较低的成本和较高的内在活性而在催化领域受到越来越多的关注和应用。且非贵金属Ni也被认为是对水合肼分解产氢选择性最高的催化剂，且非贵金属Ni也被认为是对水合肼分解产氢选择性最高的催化剂，Ni基催化剂有望实现单一催化剂催化水合肼制氢
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加氢串联反应。
[0004]镍基催化剂使用前需要经过还原，其温度较高，容易导致形成尺寸较大的颗粒，性能较低。此外，Ni在催化反应过程中，容易发生烧结和积碳，造成的活性组分团聚、比表面积下降、孔容孔径下降，从而造成催化性能的逐渐下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种镍基催化剂的前处理方法、镍基催化剂催化水合肼制氢
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炔类加氢串联反应的方法，本专利技术不但实现了以水合肼取代氢气成为炔类化合物加氢的氢源，实现炔类化合物的高效加氢，而且经反应后催化剂的性能反而比初始催化剂催化性能更好。
[0006]本专利技术提供了一种镍基催化剂的前处理方法，包括以下步骤：
[0007]将镍基催化剂依次进行氢气还原和预氧化；所述镍基催化剂包括氧化物载体和负载在所述氧化物载体上的金属镍和/或氧化镍；所述氧化物载体包括Al2O3、SiO2和TiO2中的一种。
[0008]优选的，所述镍基催化剂中Ni元素的负载量为2～15wt％。
[0009]优选的，所述预氧化在O2体积含量为1～5％的O2‑
惰性气体氛围下进行。
[0010]优选的，所述预氧化的温度为25～40℃，所述预氧化的时间为0.5～4h。
[0011]本专利技术还提供了一种镍基催化剂的前处理方法、镍基催化剂催化水合肼制氢
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炔类加氢串联反应的方法，包括以下步骤：
[0012]将镍基催化剂进行前处理，得到Ni/NiO异质结构催化剂；将所述Ni/NiO/异质结构催化剂与水合肼、炔类化合物和极性溶剂混合后进行制氢
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加氢的串联反应。
[0013]优选的，所述Ni/NiO异质结构催化剂中Ni的物质的量为Ni和NiO总物质的量的
11.8～18.5％。
[0014]优选的，所述预氧化在O2体积含量为1～5％的O2‑
惰性气体氛围下进行。
[0015]优选的，所述预氧化的温度为25～40℃。
[0016]优选的，所述预氧化的时间为0.5～4h。
[0017]优选的，所述Ni/NiO异质结构催化剂与水合肼的质量比为1:5～40。
[0018]优选的，所述Ni/NiO异质结构催化剂与炔类化合物的质量比为1:2.5～15。
[0019]优选的，所述极性溶剂与炔类化合物的质量比为1:0.005～0.06。
[0020]优选的，所述制氢
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加氢串联反应的温度为50～80℃，时间为2～6h。
[0021]本专利技术中Ni经预氧化生成的游离NiO与本专利技术的氧化物载体存在分子
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载体相互作用而靠近载体，且载体具有一定的晶格，晶格会限制固定氧化镍，使氧化镍分散在载体上，本专利技术利用水合肼产生的活性氢的还原性，将固定在载体晶格中的NiO还原为Ni扩散到催化剂外表面，获得粒径更小的Ni元素颗粒，从而提高了镍基催化剂的催化性能，获得了比初始催化剂更好的催化性能(具体表现为反应后的催化剂相比初始的镍基催化剂具有更高的烯烃收率)。此外，本专利技术Ni/NiO异质结构催化剂中Ni和NiO对炔类化合物加氢反应具有协同作用，提高了烯烃的收率。实施例结果表明，本专利技术制氢
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加氢串联反应后得到的镍基催化剂中Ni元素的颗粒尺寸由14nm减小到了4～6nm；且制氢
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加氢串联反应后得到的镍基催化剂对于烯烃的收率得到了提升。
[0022]本专利技术采用单一非贵金属催化剂实现了催化产氢
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加氢串联反应，以水合肼取代了传统具有压力的氢气作为氢源，不仅反应条件温和，而且可以减少副产物的产生。
附图说明
[0023]图1为实施例2中Ni/NiO异质结构催化剂的透射电镜图；
[0024]图2为实施例2中Ni/NiO异质结构催化剂的高分辨成像图；
[0025]图3为实施例2中制氢
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加氢串联反应后的镍基催化剂的透射电镜图；
[0026]图4为实施例2中制氢
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加氢串联反应后的镍基催化剂高分辨成像图；
[0027]图5为对比例1制氢
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加氢反应后镍基催化剂的透射电镜图；
[0028]图6为对比例1制氢
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加氢反应后镍基催化剂的高分辨成像图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种镍基催化剂的前处理方法，包括以下步骤：
[0030]将镍基催化剂依次进行氢气还原和预氧化；所述镍基催化剂包括氧化物载体和负载在所述氧化物载体上的金属镍和/或氧化镍。
[0031]在本专利技术中，在本专利技术中，所述镍基催化剂包括氧化物载体和负载在所述氧化物载体上的金属镍和/或氧化镍。所述镍基催化剂中Ni元素的负载量优选为2～15wt％，更优选为2.73～10wt％，进一步优选为5～8wt％。在本专利技术中，所述氧化物载体包括Al2O3、SiO2和TiO2中的一种，更优选为Al2O3，所述Al2O3优选为α
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Al2O3。
[0032]本专利技术对于所述镍基催化剂的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法得到上述Ni元素的负载量的镍基催化剂即可。具体的，在本专利技术实施例中，所述镍基催化剂的制备方法为：称取0.0799g四水合乙酸镍，充分溶解于3mL去离子水中，加入焙烧
好的1gα
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Al2O3载体，在40℃下搅拌12h，至水分完全蒸发，取出，研磨成粉末；在110℃烘箱干燥24小时后，将干燥后的产品转移至马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至500℃，并于500℃下焙烧4h，得到镍基催化剂；或者，取30mg载体用无水乙醇均匀分散在石英片上，放入ALD沉积设备中，应用特定程序沉积100/200循环Ni，重复以上步骤，刮下石英片上样品，得到镍基催化剂。
[0033]在本专利技术中，所述还原优选在H2体积含量为1～10％的H2‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍基催化剂的前处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍基催化剂依次进行氢气还原和预氧化；所述镍基催化剂包括氧化物载体和负载在所述氧化物载体上的金属镍和/或氧化镍；所述氧化物载体包括Al2O3、SiO2和TiO2中的一种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镍基催化剂中Ni元素的负载量为2～15wt％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预氧化在O2体积含量为1～5％的O2‑
惰性气体氛围下进行。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述预氧化的温度为25～40℃，所述预氧化的时间为0.5～4h。5.一种镍基催化剂催化水合肼制氢
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炔类加氢串联反应的方法，包括以下步骤：按照权利要求1～4任一项所述的前处理方法将镍基催化剂进行前处理，得到Ni/NiO异质结...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，褚盼楠，张淑芳，祁云涛，覃勇，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：