本发明专利技术提供了一种加氢反应催化剂的制备方法与应用，涉及催化剂技术领域。本发明专利技术以硝酸盐、碳酸钠、PEG 2000等为原料，经混合、煅烧、钝化等步骤，最终制得了一种加氢反应催化剂。本发明专利技术通过掺杂Zr元素对催化剂进行改进，克服了Ni基催化剂易烧结失活的问题，减少了Ni的团聚，增加了Ni的分散性，有效地改善了催化剂活性组分的分散、减小催化剂粒径、提高反应效率以及稳定性，使本发明专利技术制得的催化剂具有较高的催化活性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂，尤其涉及一种加氢反应催化剂的制备方法与应用。
技术介绍
1、氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对减少二氧化碳等温室气体排放具有重要意义。氢能源环保且拥有可持续发展的优点，化学反应后只产生水，具有零污染、高效率、适合远距离输送等优势。
2、目前氢能的关键技术在制氢、储运氢和燃料电池技术3个方面。氢能具有质量能量密度大但体积能量密度小的特点，制约其储运技术发展的关键在于如何在兼顾安全、经济的前提下，提高氢气的能量密度。有机液态储氢凭借其安全性、便利性及高密度的特点，具有较大发展潜力，是当前研究的重要方向。
3、传统的有机液体储氢材料主要采用苯、甲苯、萘、二苄基甲苯等芳香族化合物，但因其反应温度较高、存在副反应等原因限制了商业化发展。催化加氢常用的催化剂是ru、rh、pd、pt等贵金属催化剂，这类催化剂虽然催化效果好，但是成本高、工业化困难，因此开发高活性、低成本的加氢催化剂是如今有机液体储氢技术的关键。非贵金属催化剂的活性组分以过渡金属fe、co、ni、cu等为主，ni基催化剂以其良好的催化剂备受关注，但由于ni基催化剂易烧结而失活导致其应用受限。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种加氢反应催化剂的制备方法，通过优化催化剂的组成与制备工艺，解决了ni基催化剂因易烧结而失活导致其应用受限的问题，且能够保证催化剂具有较高的催化活性和稳定性。
2、本专利技术所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
3、(1)将硝酸盐溶于去离子水并搅拌均匀，得到溶液a，将碳酸钠溶于去离子水并搅拌均匀，得到溶液b，将peg 2000溶于去离子水并搅拌均匀，得到溶液c；
4、(2)在油浴条件下缓慢滴加溶液a和溶液b至溶液c中并不断搅拌，形成浅绿色沉淀，滴加完成后，继续搅拌30min，搅拌完成后将反应容器取出并冷却至室温并过滤，用去离子水和无水乙醇交替洗涤沉淀至滤液ph为7-8；
5、(3)将洗涤后的沉淀均匀分散于无水乙醇中，分散后在120℃下去除无水乙醇，得到浅绿色的粉末，将所述浅绿色粉末粉碎并过200目筛子，得到催化剂前驱体；
6、(4)将所述催化剂前驱体进行高温煅烧，煅烧完成后冷却至室温，然后对所述催化剂前驱体进行还原处理，还原完成后冷却至室温并进行钝化处理，钝化处理完成后，得到加氢反应催化剂。
7、进一步地，所述步骤(1)中，硝酸盐为硝酸镍、硝酸铝、硝酸锆中的一种或几种。
8、进一步地，所述步骤(1)中，溶液a中硝酸镍的浓度为1.87g/100ml，硝酸铝的浓度为5.85g/100ml、5.69g/100ml、5.52g/100ml、5.35g/100ml、5.18g/100ml或5.02g/100ml，硝酸锆的浓度为0.11g/100ml、0.22g/100ml、0.33g/100ml、0.44g/100ml或0.55g/100ml。
9、进一步地，所述步骤(1)中，溶液b中碳酸钠的浓度为3g/100ml。
10、进一步地，所述步骤(1)中，溶液c中peg 2000的浓度为0.5g/100ml。
11、进一步地，所述步骤(1)中，溶液a、溶液b、溶液c的体积比为1.5:1.5:1。
12、进一步地，所述步骤(2)中，油浴温度为90℃。
13、进一步地，所述步骤(4)中，高温煅烧温度为600℃，煅烧时间为1h，升温速率为5℃/min，本专利技术通过高温煅烧除去催化剂前驱体中的水分，得到稳定的催化剂前驱体。
14、进一步地，所述步骤(4)中，还原处理温度为650℃，还原处理时间为6h，升温速率为5℃/min，本专利技术通过还原处理，将氧化镍还原为金属镍，提高催化加氢活性。
15、进一步地，所述步骤(4)中，还原处理在10％h2/ar混合气氛下进行，混合气流量为50ml/min。
16、进一步地，所述步骤(4)中，钝化处理在10％o2/ar混合气氛中进行，钝化温度为室温，钝化时间为1h。
17、本专利技术还提供了一种根据上述方法制备而成的加氢反应催化剂。
18、本专利技术的另一个目的是提供所述催化剂在储氢材料n-丙基咔唑加氢反应中的应用，具体包括以下步骤：
19、将反应釜内空气排空并通入高纯h2以避免反应过程中发生爆炸，将n-丙基咔唑与环己烷混合后，在搅拌条件下进行加氢反应。
20、进一步地，所述催化剂的添加量为n-丙基咔唑的10wt％。
21、进一步地，所述加氢反应温度为150℃，加氢反应压力为7mpa，搅拌转速为600r/min。
22、本专利技术选择过渡性金属ni作为活性组分，降低了催化剂的制备成本。同时本专利技术采用共沉淀的方法提高了ni的载量。但由于ni基催化剂易烧结而失活，本专利技术引入了zr元素，减少ni的团聚，增加了ni的分散性，有效地改善了催化剂活性组分的分散、减小催化剂粒径、提高反应效率以及稳定性，使本专利技术制得的催化剂具有较高的催化活性和稳定性。
23、本专利技术在催化剂中引入介孔氧化铝，其较大的比表面积和良好的热稳定性可以作为优化ni基催化剂的优良载体。此外，zro2具有良好的水热稳定性和较高的氧缺陷，能够优化本专利技术催化剂载体的性能，并与al2o3复合，使催化剂载体具有高氧化还原性能、耐烧结性和良好的热稳定性。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
24、(1)本专利技术限制了ni纳米颗粒的烧结和碳沉积，提高了储氢材料的加氢性能，用于有机液体储氢材料n-丙基咔唑(npcz)的加氢反应
25、(2)本专利技术的催化剂为非贵金属催化剂，进而具有较低的原料成本；
26、(3)本专利技术的催化剂有较高的催化活性和稳定性，重复循环10次后依然具有良好的加氢活性；
27、(4)本专利技术合成工艺方法简单、制备简单、对人员与设备要求低，能够实现大规模生产与应用。
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【技术保护点】
1.一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溶液B中碳酸钠质量浓度为3g/100mL。
3.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溶液C中PEG 2000的浓度为0.5g/100mL。
4.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溶液A、溶液B、溶液C的体积比为1.5:1.5:1。
5.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，高温煅烧温度为600℃，煅烧时间为1h，升温速率为5℃/min；还原处理温度为650℃，还原处理时间为6h，升温速率为5℃/min。
6.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，还原处理在10％H2/Ar混合气氛下进行，混合气流量为50mL/min，钝化处理在10％O2/Ar混合气氛中进行，钝化温度为室温，钝化时间为1h。
7.根据权利要求1～6任一项方法制备的催化剂在储氢材料N-丙基咔唑加氢反应中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述催化剂的添加量为N-丙基咔唑的10wt％。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述加氢反应温度为150℃，加氢反应压力为7Mpa，搅拌转速为600r/min。
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【技术特征摘要】
1.一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溶液b中碳酸钠质量浓度为3g/100ml。
3.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溶液c中peg 2000的浓度为0.5g/100ml。
4.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溶液a、溶液b、溶液c的体积比为1.5:1.5:1。
5.根据权利要求1所述一种加氢反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，高温煅烧温度为600℃，煅烧时间为1h，升温速率为5℃/min；还原处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，王杰，董媛，杨明，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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