一种高活性镍碳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高活性镍碳催化剂及其制备方法和应用，选用高比表面积、微孔结构丰富的YP80活性炭为载体，采用高沸点、相对极性高的烷醇溶剂乙二醇为浸渍液，利用浸渍法制备得到高活性的Ni/YP80

【技术实现步骤摘要】
一种高活性镍碳催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及镍基催化剂制备技术，具体涉及一种高活性镍碳催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备


技术介绍

[0002]萘油作为煤焦油中210～230℃馏分段的分离产品，煤焦油中80～85％的萘存在于萘油馏分中，萘作为萘油中的主要化合物，将其选择性加氢转化为四氢萘或十氢萘等化学品。目前，用于萘加氢处理的催化剂存在选择性差、催化活性低以及寿命短的缺点。因此，开发高活性、高选择性的加氢催化剂成为实现萘油高附加值转化的关键步骤。
[0003]国内科研人员在用于萘加氢制备十氢萘的催化剂上做了大量研究，以镍基为代表的过渡金属负载型催化剂具有较好的催化加氢性能，在萘饱和加氢上应用广泛。制备负载型Ni基纳米催化剂的方法主要集中在浸渍法、共沉淀法、离子交换法和沉淀还原法。其中浸渍法最为常见，传统浸渍法一般采用去离子水溶解金属盐对载体进行浸渍处理，载体以氧化铝、分子筛为主，然而，以水溶液浸渍制备的催化剂金属易团聚，粒径大，加氢活性较低，选择性较差且易失活。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一是提供一种高活性镍碳催化剂的制备方法，步骤简单。
[0005]本专利技术的目的之二是提供采用上述制备方法制得高活性镍碳催化剂，镍在载体表面高度分散，催化活性高。
[0006]本专利技术的目的之三是提供上述高活性镍碳催化剂的应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一个方面，本专利技术提供了一种高活性镍碳催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]首先，以乙二醇(EG)作为浸渍液，加入金属镍盐，超声5
‑
10min使镍盐均匀分散在乙二醇溶液中；
[0010]其次，将活性炭载体YP80加入到镍的乙二醇溶液中，并超声10
‑
15min；然后将混合溶液在真空干燥箱中浸渍24h，浸渍完成之后干燥，在惰性气氛中，于450℃煅烧2h，然后在450℃的氢气气氛下还原2h；煅烧还原之后，再切换成惰气气氛冷却至室温，获得Ni/YP80
‑
EG催化剂。
[0011]优选的，所述金属镍盐为硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种。
[0012]另一个方面，本专利技术提供一种高活性Ni/YP80
‑
EG催化剂，采用上述的制备方法制得。
[0013]优选的，所述催化剂中镍的负载量为10wt.％。
[0014]金属镍在载体YP80表面高度分散，且金属颗粒粒径小，催化活性高。
[0015]另一个方面，本专利技术提供高活性Ni/YP80
‑
EG催化剂在低温下应用于萘饱和加氢。
[0016]具体的应用步骤包括：将底物萘、Ni/YP80
‑
EG催化剂和正己烷放入反应器中。密封
后，通过通入氢气3次排除残留的空气。随后，在室温温度下用氢气将反应器加压至0.1
‑
2.0MPa，然后将温度升至所需的反应温度140
‑
220℃，并在800rpm的搅拌速度下保持30
‑
120min，实验结束后，将反应系统自然冷却至室温并释放压力。过滤反应混合物以除去催化剂，并通过气质联用仪和气相分析获得的有机相。
[0017]优选的，反应温度为180℃，反应压力为1.0MPa。
[0018]Ni/YP80
‑
EG催化剂能够将萘迅速加氢转化，并且在低温下具有很好地饱和加氢活性。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0020]本专利技术选用高比表面积、微孔结构丰富的YP80活性炭作为载体，采用沸点高、相对极性较高的烷醇溶剂乙二醇作为浸渍液，浸渍制备出高活性Ni/YP80
‑
EG催化剂并应用于萘加氢反应，发现其具有优异的加氢活性和深度加氢性能，最终能够实现高效催化加氢萘转化为十氢萘。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1和对比例1制得的不同浸渍液处理催化剂的XRD图；
[0022]图2是本专利技术实施例1和对比例1制得的不同浸渍液处理催化剂的SEM图；
[0023]图3是本专利技术实施例1和对比例1制得的不同浸渍液处理催化剂的TEM图；
[0024]图4是本专利技术实施例1制得的Ni/YP80
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EG催化剂中金属镍粒径分布图；
[0025]图5是反应温度对萘加氢转化的影响；
[0026]图6是氢气压力对萘加氢转化的影响。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0028]实施例1：乙二醇作为浸渍液制备Ni/YP80镍碳催化剂
[0029]Ni/YP80系列催化剂是通过传统浸渍法来制备的，以乙二醇(EG)作为浸渍液。在一个典型实验中，首先，将0.2753g硝酸镍倒入烧杯，以乙二醇作为浸渍液，超声5
‑
10min以使硝酸镍均匀分散在乙醇溶液中；其次将活性炭载体YP80加入到硝酸镍的乙醇溶液中，并超声约15min；然后将混合溶液在真空干燥箱中浸渍24h，浸渍完成之后干燥，在惰性气氛Ar中，于450℃煅烧2h，然后在450℃的氢气气氛下还原2h；煅烧还原之后，再切换成氩气冷却至室温，获得Ni/YP80
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EG催化剂，负载量为10wt.％。
[0030]对比例1：不同浸渍液处理的催化剂
[0031]以活性炭YP80为载体(YP80)，以烷醇溶剂(乙醇(EtOH)、异丙醇(PrOH)、正丁醇(BuOH))作为浸渍液，采用传统浸渍法(步骤同实施例1)合成Ni/YP80系列催化剂，分别命名为Ni/YP80
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EtOH、Ni/YP80
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PrOH、Ni/YP80
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BuOH，负载量为10wt.％。
[0032]表1催化剂的物理结构性质
[0033][0034]a
比表面积根据BET方法计算得出
[0035]b
总孔体积是在相对压力P/P0＝0.99时计算得出
[0036]c
平均孔径根据BJH方法计算得出
[0037]由表1可知，载体YP80的比表面积、孔体积和孔直径分别为2399m2/g、1.33cm3/g和2.21nm，负载金属镍后催化剂的比表面积和孔体积相对减小，而孔直径相对增大，主要是负载的金属镍占据了一部分孔道。使用比表面积较高和微孔结构较丰富的YP80活性炭，可以促使金属Ni高度分散在载体的表面和孔道结构中。
[0038]图1是实施例1制得的不同催化剂的XRD图；由图1可知，Ni/YP80
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EG催化剂中金属镍的特征衍射峰出现在2θ值为44.5
°
、属于Ni(111)晶格面，Ni/YP80
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EG催化剂的衍射峰宽而缓，说明金属在载体表面高度分散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高活性镍碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，以乙二醇作为浸渍液，加入金属镍盐，超声5
‑
10min使镍盐均匀分散在乙二醇溶液中；其次，将活性炭载体YP80加入到镍的乙二醇溶液中，并超声10
‑
15min；然后将混合溶液在真空干燥箱中浸渍24h，浸渍完成之后干燥，在惰性气氛中，于450oC煅烧2h，然后在450oC的氢气气氛下还原2h；煅烧还原之后，再切换成惰气气氛冷却至室温，获得Ni/YP80
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EG催化剂。2.根据权利要求1所述的一种高活性镍碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属镍盐为硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种。3.一种高活性Ni/YP80
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EG催化剂，其特征在于，其特征在于，采用权利要求1或2所述的制备方法制得。4.根据权利要求3所述的一种高活性Ni/YP80
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹景沛，张创，赵小燕，周雨柔，江玮，陈晨旭，胡鑫，宦祖兴，谭长锐，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：