【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂制备，具体涉及一种多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂的制备和在催化加氢裂解木质素衍生芳香族化合物为精细化学品和清洁液体燃料的应用。
技术介绍
1、木质素是存在于木质纤维素生物质中的丰富的天然聚合物。尽管木质素生物质是一种潜在的可再生碳源，但事实上，只有不到50wt％的木质素生物质最终成为增值产品。木质素的高价值利用已被证明是缓解不可再生煤炭和石油资源枯竭的有效途径。从结构角度来看，木质素是一种富含芳烃的聚合物，这使木质素成为生产可再生生物燃料和化学品的绝佳候选者。这种聚合物中的单体通过c–c或c–o键连接。破坏c–o键将木质素衍生的片段转化为芳烃、酚类或醇类等单体已被广泛研究。
2、贵金属催化剂由于其较高的氢离解能力，在温和的反应条件下对木质素醚键表现出优异的断裂能力，对木质素解聚单体表现出非凡的加氢性能。然而，高昂的价格和稀缺的储量限制了贵金属在工业上的应用。因此，非贵金属如cu、co、zn、fe和ni已被广泛用于破坏c–o键。其中，ni的c-o键断裂和加氢活性与贵金属相似，使ni有可能取代它们。但是常见的ni基催化剂对木质素催化加裂解的催化条件常常比较苛刻，催化温度在200℃以上，对设备与技术要求较高，且存在一定的安全隐患，因此开发一种能够在温和条件下将木质素衍生芳香族化合物催化加氢裂解为单体的催化剂具有重要的意义。
3、催化剂的性能不仅取决于活性金属，还取决于载体的选择。精心选择的载体材料可以增加活性位点的数量，并引入催化剂所需的功能。树脂是一种常见的碳材料，具有可定制的表面微
4、从木质素衍生芳香族化合物的加氢活性和催化剂稳定性能方面综合考虑，制备多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂用于木质素催化加氢裂解来获得精细化学品和清洁液体燃料有很大潜力。
5、公布号为cn101768052a的中国专利申请文献，公开了一种木质素催化加氢裂解制备芳香族化合物的方法，在催化剂和溶剂的共同作用下，以天然木质素、木质素磺酸钠、碱木质素、脱碱木质素等工业木质素为原料，通过催化过程，选择性地裂解为c6-c9的苯酚基、愈创木酚基或紫丁香基等衍生的芳香族化合物。原料的转化率达到50％以上。该专利的方法具有原料价廉，转化效率高，芳香族化合物收率高的优点。但该专利所采用的ni基催化剂反应温度较高、催化性能差。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何解决现有的ni基催化剂反应条件苛刻、催化性能差的问题。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
3、本专利技术的第一方面提出一种多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将3-氨基酚与甲醛在氨水的催化下进行酚醛缩合反应，得到酚醛树脂纳米球；再加入丙酮溶液，搅拌均匀，得到碳纳米球分散液；
5、说明：丙酮对酚醛树脂纳米球进行表面修饰，使其成为表面带有负电荷吸附剂。
6、(2)向碳纳米球分散液中加入镍离子溶液，搅拌均匀，离心，洗涤，干燥，得到催化剂前驱体；
7、(3)然后在惰性气体氛围下，对催化剂前驱体进行煅烧，得到多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂。
8、有益效果：本专利技术催化剂制备方法操作简单，原料便宜易得，生产成本低。本专利技术催化剂在木质素衍生芳香族化合物二苯醚催化加氢裂解的应用中，催化剂表现出高转化率，高单体选择性，以及高稳定性。
9、优选的，所述3-氨基酚的质量与甲醛溶液体积的比为0.5g/ml-2g/ml，更优选的，为1g/ml。
10、优选的，所述甲醛溶液、氨水溶液与丙酮溶液的体积比为1:1:40。
11、优选的，所述镍离子溶液包括但不限于六水合硝酸镍、六水合氯化镍、七水合硫酸镍、乙酸镍、乙酰丙酮镍中的一种或多种。
12、优选的，所述镍离子溶液的浓度为0.1mol/l-0.6mol/l。
13、优选的，所述惰性气体为氩气或氮气。
14、优选的，所述煅烧的温度为450℃-600℃，煅烧的时间为2h-5h。
15、本专利技术的第二方面提出采用上述制备方法制得的多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂。
16、本专利技术的第三方面提出采用上述制备方法制得的多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂在催化加氢裂解木质素衍生芳香族化合物中的应用。
17、优选的，所述的催化反应温度为80℃～180℃。
18、优选的，所述的催化反应时间为小于等于24h。
19、优选的，所述的催化反应溶剂包括但不限于异丙醇、正己烷、甲醇、乙醇中的一种或多种。
20、优选的，所述的催化反应氢气压力为0mpa～2mpa。
21、优选的，所述的催化反应中催化剂加入量为木质素衍生芳香族化合物质量的10％-50％。
22、优选的，还包括催化剂再生的步骤：反应后，用注射器小心地吸走上层溶液，再将剩余的混合物在真空干燥炉中在50℃下干燥2小时，然后向干燥后得的催化剂中加入5ml醇洗涤剂并充分搅拌，再次真空干燥混合物，如此重复3次，获得再生的催化剂。
23、优选的，所述醇洗涤剂包括但不限于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或多种。
24、本专利技术的优点在于：
25、(1)本专利技术催化剂制备方法操作简单，原料便宜易得，生产成本低。
26、(2)用丙酮蚀刻的酚醛树脂碳纳米球表面表现出电负性，这有利于在其表面可控地负载ni。
27、(3)采用载体碳化原位还原法避免了使用氢气或硼氢化钠等爆炸性物质将高价金属还原为金属活性物质，这些物质对设备的要求较低。
28、(4)同一条件下制备的催化剂，其金属镍纳米颗粒粒径分布平均，并且组分相似，大部分都为金属状态。
29、(5)通过控制加入镍的含量可调控催化剂镍的含量和粒径，对催化剂前驱体热解过程中煅烧温度的控制可调控催化剂的镍纳米粒子粒径。
30、(6)本专利技术催化剂在木质素衍生芳香族化合物二苯醚催化加氢裂解的应用中，催化剂表现出高转化率，高单体选择性，以及高稳定性。
31、(7)本专利技术催化剂对其他木质素衍生芳香族化合物如4-苯氧基苯酚、苄基苯基醚、二苄醚、苯基乙基苯、苯甲醚、愈创木酚、苯酚、苯中的一种或多种表现出良好的催化性能。
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1.一种多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述3-氨基酚的质量与甲醛溶液体积的比为0.5g/mL-2g/mL；更优选的，为1g/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甲醛溶液、氨水溶液与丙酮溶液的体积比为1:1:40。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍离子溶液为六水合硝酸镍、六水合氯化镍、七水合硫酸镍、乙酸镍、乙酰丙酮镍中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍离子溶液的浓度为0.1mol/L-0.6mol/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为450℃-600℃，煅烧的时间为2h-5h。
7.采用权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂。
8.权利要求7所述的多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂在催化加氢裂解木质素衍生芳香族化合物中的应用。
9.根据权利要求8所述的
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的催化反应中催化剂加入量为木质素衍生芳香族化合物质量的10％-50％。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔碳纳米球负载超细镍纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述3-氨基酚的质量与甲醛溶液体积的比为0.5g/ml-2g/ml；更优选的，为1g/ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甲醛溶液、氨水溶液与丙酮溶液的体积比为1:1:40。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍离子溶液为六水合硝酸镍、六水合氯化镍、七水合硫酸镍、乙酸镍、乙酰丙酮镍中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍离子溶液的浓度为0.1mol/l-0.6...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玉锋，刘程成，张德谨，王聪，张克营，任雪宇，
申请(专利权)人：安徽创佳安全环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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