【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及负载型金属纳米粒子催化剂，具体涉及一种负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、乙烯是世界上产量最大的石油化工产品，是生产工业上重要的化工中间体，可用于生产聚乙烯、乙苯、环氧乙烷和二氯乙烷等。乙烯主要由石脑油裂解产生，其中含有大约1％的乙炔，为避免乙炔毒化后续乙烯聚合反应的催化剂，需要对乙烯中的乙炔进行选择性加氢，降低乙炔的浓度。利用负载型钯基催化剂进行选择性加氢去除乙炔是现阶段工业生产中广泛采用的方法，但钯基催化剂存在成本高等问题。过渡金属镍具有成本低、加氢活性高等优点，但在乙炔和丁二烯加氢反应中容易发生过度加氢，造成选择性的降低和原料气单烯烃的损失，并且反应过程中镍表面容易产生积碳导致催化剂失活。为了提高其性能，通常需要对镍催化剂进行改性，主要的方法包括：引入第二金属组分改变镍催化剂的电子和几何结构；通过载体或制备方法控制形成孤立的镍活性位点等。这些研究改善了镍基催化剂的选择性加氢反应性能，但是仍存在一些问题，例如催化剂制备方法复杂、反应稳定性差、乙烯选择性差等。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂及其制备方法和应用，利用非贵金属镍制备了负载型ni3gac0.7/ga2o3催化剂，实现了对钯基催化剂的取代，不仅大大降低了成本，而且该催化剂结构在乙炔选择性加氢反应中表现出更优异的选择性和稳定性。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种负载型镍
4、所述催化剂中ni的负载量为1～40wt.％。
5、所述纳米氧化镓为氧化镓纳米棒。
6、所述双金属碳化物ni3gac0.7中，ni与c的原子比例为3：0.7。
7、催化剂的制备方法为首先通过浸渍法将镍盐负载到纳米氧化镓材料上，然后在空气中进行焙烧处理得到nio/ga2o3催化剂；再在二氧化碳与氢气混合气体中升温处理，获得负载型ni3gac0.7/ga2o3催化剂，即为所述负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂。
8、催化剂制备方法具体包括如下步骤：
9、(1)将镍盐溶解于溶剂中，然后加入纳米氧化镓材料，超声搅拌1～3小时保证均匀分散，再通过旋转蒸发仪去除溶剂后，得到镍盐纳米氧化镓复合材料，镍盐负载在纳米氧化镓材料上；将得到的镍盐纳米氧化镓复合材料放于烘箱中进行干燥处理，干燥温度50～200℃，干燥时间1～5小时；
10、(2)将经步骤(1)处理后的镍盐纳米氧化镓复合材料在空气中进行焙烧处理，得到nio/ga2o3催化剂；
11、(3)将步骤(2)得到的nio/ga2o3催化剂在氢气和二氧化碳混合气氛中进行热处理，然后降至室温后即获得ni3gac0.7/ga2o3负载型催化剂。
12、步骤(1)中，所述纳米氧化镓为氧化镓纳米棒；所述镍盐选自乙酸镍、氯化镍、硝酸镍、碳酸镍、硫酸镍和乙酰丙酮镍中的一种或几种；所述溶剂为水、乙醇或甲醇。
13、步骤(2)中，采用空气处理时，空气流量为20～300ml/min，处理温度为300～500℃，处理时间1～5小时。
14、步骤(3)中，采用氢气与二氧化碳的混合气体进行热处理时，混合气体流量为10～200ml/min，混合气体中氢气体积比例为1.0～90.0％，处理温度为50～600℃，处理时间1～5小时。
15、所述催化剂应用于乙炔选择性加氢制备乙烯的反应。
16、乙炔选择性加氢反应条件为：乙炔选择性加氢反应气体组分为1.5～6.0vol.％h2、20vol.％c2h4、0.5vol.％c2h2、氦气作为平衡气，气体流速为20～80ml/min，反应温度为50～200℃。
17、本专利技术具有以下优点及有益效果：
18、1、本专利技术制备了负载型ni3gac0.7/ga2o3催化剂，利用负载型镍基碳化物取代贵金属，显著降低了乙炔选择性加氢催化剂的成本。
19、2、本专利技术通过浸渍、焙烧氧化、氢气与二氧化碳混合气体热处理制备的ni3gac0.7/ga2o3催化剂，在乙炔选择性加氢反应性能测试中，乙烯的选择性有明显的提升，达到了85％左右，经过18小时的乙炔选择性加氢测试后，乙烯的选择性和催化剂活性基本不变，说明该催化剂在反应中有非常良好的稳定性。
20、3、与以往的非贵金属基乙炔加氢催化剂相比，本专利技术通过将浸渍得到的复合材料在氢气和二氧化碳混合气体中升温处理，制备得到了负载型ni3gac0.7/ga2o3催化剂，不仅制备过程简便，并且在乙炔选择性加氢反应中展现了优异性能。
21、4、与传统的镍基碳化物催化剂制备方法相比，本专利技术通过在混合气体氢气和二氧化碳中，反应金属、载体和二氧化碳三者相互作用调控催化剂结构，同时引入了特定比例的载体元素和间隙碳原子，并保留干净的催化剂表面，优化了间隙碳化物催化剂的制备方法。
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1.一种负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂，其特征在于：该催化剂是由双金属碳化物活性组分负载在纳米氧化镓载体上形成的，所述双金属碳化物为Ni3GaC0.7。
2.一种负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂，其特征在于：所述催化剂中Ni的负载量为1～40wt.％。
3.一种权利要求1或2所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：催化剂的制备方法为首先通过浸渍法将镍盐负载到纳米氧化镓材料上，然后在空气中进行焙烧处理得到NiO/Ga2O3催化剂；再在二氧化碳与氢气混合气体中升温处理，获得负载型Ni3GaC0.7/Ga2O3催化剂，即为所述负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂。
4.根据权利要求3所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：催化剂制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述纳米氧化镓为氧化镓纳米棒；所述镍盐选自乙酸镍、氯化镍、硝酸镍、碳酸镍、硫酸镍和乙酰丙酮镍中的一种或几种；所述溶剂为水、乙醇或甲醇
6.根据权利要求4所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，采用空气处理时，空气流量为20～300mL/min，处理温度为300～500℃，处理时间1～5小时。
7.根据权利要求4所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，采用氢气与二氧化碳的混合气体进行热处理时，混合气体流量为10～200mL/min，混合气体中氢气体积比例为1.0～90.0％，处理温度为50～600℃，处理时间1～5小时。
8.一种权利要求1或2所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的应用，其特征在于：权利要求1或2的催化剂应用于乙炔选择性加氢制备乙烯的反应。
9.根据权利要求8所述催化剂的应用，其特征在于：乙炔选择性加氢反应气体组分：1.5～6.0vol.％H2、20vol.％C2H4、0.5vol.％C2H2、氦气作为平衡气，气体流速为20～80ml/min，反应温度为50～200℃。
...【技术特征摘要】
1.一种负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂，其特征在于：该催化剂是由双金属碳化物活性组分负载在纳米氧化镓载体上形成的，所述双金属碳化物为ni3gac0.7。
2.一种负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂，其特征在于：所述催化剂中ni的负载量为1～40wt.％。
3.一种权利要求1或2所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：催化剂的制备方法为首先通过浸渍法将镍盐负载到纳米氧化镓材料上，然后在空气中进行焙烧处理得到nio/ga2o3催化剂；再在二氧化碳与氢气混合气体中升温处理，获得负载型ni3gac0.7/ga2o3催化剂，即为所述负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂。
4.根据权利要求3所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：催化剂制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的负载型镍基碳化物乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述纳米氧化镓为氧化镓纳米棒；所述镍盐选自乙酸镍、氯化镍、硝酸镍、碳酸镍、硫酸镍和乙酰...
【专利技术属性】
技术研发人员：张炳森，牛一鸣，董少明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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