二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2及其高选择性催化苯甲腈、巴豆醛和苄叉丙酮中的加氢方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2及其高选择性催化苯甲腈、巴豆醛、苄叉丙酮的加氢方法和应用，属于催化加氢领域。该催化剂中的Ir和Ni均匀分散在SiO2载体中，命名为IrNi/SiO2‑

【技术实现步骤摘要】
载体中，命名为IrNi/SiO2‑
X(T)，X代表Ni与Ir的比例，T代表制备催化剂时的还原温度，其中Ir的负载量是该催化剂的4～5wt％，Ni的负载量是该催化剂的0.2～10wt％，Ir和Ni的负载量由制备产品时所使用的原料用量决定。
[0007]优选的，二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2‑
1的组分中，Ir的负载量是该催化剂的4wt％，Ni的负载量是该催化剂的1.2wt％。
[0008]上述二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2的制备方法，采用顺序浸渍法依次浸渍Ir和Ni后得到IrNi/SiO2‑
X，将浸渍后的催化剂放入管式炉中用氢气(T＝773K，t＝1h)进行还原，得到IrNi/SiO2‑
X(T)，具体步骤如下：
[0009]1)以氯铱酸为铱源，硝酸镍为镍源，SiO2为载体，首先将SiO2在973K条件下煅烧1h；
[0010]2)将氯铱酸配成水溶液浸渍SiO2，待浸渍完成后，放在373K的烘箱中干燥12h，后于353K的加热板上蒸发除去水，得到Ir/SiO2；
[0011]3)将硝酸镍配成水溶液浸渍Ir/SiO2，待浸渍完成后，放在373K的烘箱中干燥12h，后于353K的加热板上蒸发除去水，得到IrNi/SiO2‑
X(未还原)；
[0012]4)将IrNi/SiO2‑
X在773K的马弗炉中温度煅烧3h；
[0013]5)在反应开始前，将IrNi/SiO2‑
X(未还原)放在管式炉中，温度加热至773K，在H2(30mL/min)气氛下反应1h后，待管式炉自然冷却降温，得到IrNi/SiO2‑
X。
[0014]本专利技术还提供一种二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2在非均相体系中高选择性催化苯甲腈、巴豆醛、苄叉丙酮的加氢方法，具体方法步骤如下：
[0015](1)在不锈钢高压反应釜中，插入玻璃容器作为反应釜内衬，加入催化剂IrNi/SiO2‑
X于高压反应釜内；
[0016](2)称取苯甲腈、巴豆醛或苄叉丙酮溶于溶剂中，超声分散均匀后将混合液放于高压反应釜内进行密封，用氢气排空三次；
[0017](3)在室温下将氢气压力提高至1MPa，并检查气密性；
[0018](4)后待温度提升至目标反应温度后提高氢气压力至目标反应压力，控制搅拌速度均匀，进行催化加氢反应；
[0019](5)结束后将反应器在水浴中冷却至室温。
[0020]优选的，上述方法步骤(2)中，所述的溶剂为甲醇或水。
[0021]优选的，上述方法步骤(2)中，所述起排空作用的氢气压力为0.8～1.2MPa。
[0022]优选的，上述方法步骤(4)中，所述的目标反应压力为0.8～8MPa。
[0023]优选的，上述方法步骤(4)中，所述的加热反应温度为300K～306K。
[0024]优选的，上述方法步骤(4)中，所述的催化加氢反应的时间为10min～10.5h。
[0025]同时，本专利技术还提供了二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2‑
X高选择性催化苯甲腈、巴豆醛、苄叉丙酮中的加氢应用，即二氧化硅负载铱镍催化剂在非均相体系中用于高选择性催化苯甲腈、巴豆醛、苄叉丙酮加氢，分别制备苄基亚苄胺、正丁醛和4
‑
苯基
‑
丁
‑2‑
酮。
[0026]通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0027]1)采用顺序浸渍法制备的本专利技术Ir
‑
Ni催化剂，其独特的几何和电子特性相较于单金属催化剂Ir/SiO2和Ni/SiO2催化活性提升显著。
[0028]2)本专利技术催化剂IrNi/SiO2‑
X，可以通过浸渍不同比例的Ni和Ir来调控催化剂性能从而适用于其他反应。
[0029]3)本专利技术的催化剂IrNi/SiO2‑
1在对苯甲腈转化率为100％时，对苄基亚苄胺的选择性为84.8％，对巴豆醛转化率为97％时，正丁醛的选择性为63.4％，在对苄叉丙酮转化率为92.9％时，4
‑
苯基
‑
丁
‑2‑
酮的选择性为93.9％。该催化剂可以大幅度提升加氢时转化率和选择性。
附图说明
[0030]图1是巴豆醛催化加氢反应中Ni/(Ni+Ir)与TOF值和孤立Ni原子量的关系图；
[0031]图2是苄叉丙酮催化加氢反应中Ni/(Ni+Ir)与TOF值和孤立Ni原子量的关系图；
[0032]图3是苯甲腈催化加氢中反应中Ni/(Ni+Ir)与TOF值和孤立Ni原子量的关系图；
[0033]图4是Ni
‑
Ir/SiO2摩尔比对苯甲腈加氢反应的影响图；
[0034]图5是Ni
‑
Ir/SiO2摩尔比对巴豆醛加氢反应的影响图；
[0035]图6是Ni
‑
Ir/SiO2摩尔比对苄叉丙酮加氢反应的影响图；
具体实施方式
[0036]下面以具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。
[0037]本专利技术以SiO2负载的Ir和Ni的比例为实施例，来检测产品的性能和参数，确定产品的最佳性能。
[0038]实施例一：IrNi/SiO2‑
X(T)在巴豆醛催化加氢中的应用
[0039]本专利技术得到的SiO2负载金属Ir
‑
Ni合金催化剂IrNi/SiO2‑
X(T)的应用，其性能测试如下：
[0040]性能测试：在一个190mL的不锈钢高压反应釜中进行，并插入玻璃容器作为反应釜内衬；称取催化剂IrNi/SiO2‑
X(T)50mg于高压反应釜内，再称取巴豆醛3mmol和水3g；将巴豆醛溶于水中，超声分散均匀后将混合液放于高压反应釜内；在密封反应器后，用H2(1MPa)排空三次，在室温下将H2压力提高到1MPa，并检查气密性。
[0041]检查完在高压釜中插入热电偶来监测反应温度，然后加热高压釜至303K，并将H2压力增加至8MPa，搅拌速度固定在500rpm；反应结束后，将反应器在水浴中冷却至室温。
[0042]液相转移到离心管中，然后用10g乙醇洗涤。采用DB
‑
1毛细管柱气相色谱法对产物进行分析。以正十二烷(约0.2g为内标)，用气相色谱法计算转化率和选择性。其中计算了Ni/(Ni+Ir)与TOF值和孤立Ni原子量的关系，如图1所示。
[0043]从图1中可以看出，随着合金比例的升高，TOF值呈现出火山型趋势，在比例为Ni/(Ni+Ir)达到0.5时TOF值达到最高，并计算了孤立Ni原子的含量(虚线为孤立Ni原子的量，
○
为TOF值)可以看出TOF值与孤立Ni原子的含量趋势吻合，故推测孤立Ni原子为反应的活性位点。
[0044]实施例二：IrNi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2，其特征在于，Ir和Ni均匀分散在SiO2载体中，命名为IrNi/SiO2‑
X，X代表Ni与Ir的比例，其中Ir的负载量是该催化剂的4～5wt％，Ni的负载量是该催化剂的0.2～10wt％。2.根据权利要求所述的二氧化硅负载铱镍催化剂IrNi/SiO2，其特征在于，IrNi/SiO2‑
1中Ir的负载量是该催化剂的4wt％，Ni的负载量是该催化剂的1.2wt％。3.如权利要求1～2任一所述的二氧化硅负载铱镍催化剂高选择性催化苯甲腈、巴豆醛、苄叉丙酮的加氢方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)在不锈钢高压反应釜中，插入玻璃容器作为反应釜内衬，加入催化剂IrNi/SiO2‑
X于高压反应釜内；(2)称取苯甲腈、巴豆醛或苄叉丙酮溶于溶剂中，超声分散均匀后将混合液放于高压反应釜内进行密封，用氢气排空三次；(3)在室温下将氢气压力提高至1MPa，并检查气密性；(4)后升高温度至目标反应温度后，升高氢气压力至目标反应压力，控制搅拌速度均匀，进行催化加氢反应；(5)结束后将反应器在水浴中冷却至室温。4.根据权利要求3所述的二氧化硅负载铱镍催化剂高选择性催化苯甲腈、巴豆醛...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏家奇，徐家辉，孙松，蔡梦蝶，陈京帅，程芹，魏宇学，郭立升，陈芳，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：