【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多相催化剂领域，具体涉及一种用于催化肉桂醛加氢制3-苯丙醛的核壳结构nife@c催化剂及其制备方法和用途。
技术介绍
1、肉桂醛是工业应用中的一种重要的化学原料，由于其独特的分子组成，包括c＝c键和c＝o键加氢位点，生成产物3-苯丙醛(hcal)和肉桂醇。其部分加氢产物3-苯丙醛是合成香料、香精和药物等高附加值产品的关键中间体。特别是在医药行业，由肉桂醛加氢制得的3-苯丙醛可以作为中间体合成hiv蛋白酶抑制剂。然而，在保留其他官能团的同时实现特定官能团的可控加氢仍然是一项复杂的任务。因此，肉桂醛选择性加氢制3-苯丙醛兼具理论研究价值和工业应用前景。
2、肉桂醛选择性加氢催化剂可以分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂两类。对于贵金属催化剂，pd基催化剂和pt基催化剂的研究较为广泛。例如，孙宝昌团队(separationand purification technology,2023,315:123631.)在旋转填充床中利用无表面活性剂的液体还原合成的ni-pt纳米颗粒催化剂，获得了97.1％的肉桂醛转化率和88.4％的3-苯丙醛的选择性。专利cn108435167a中公开的pd-ag双金属催化剂，实现了99％的肉桂醛转化率和98％的3-苯丙醛选择性。专利cn115957794a中公开的钯/碳催化剂，在温和的反应条件下，实现了高达100％的转化率和80％以上的选择性。专利cn109999871a中公开的la2o2co3纳米三角片负载pd催化剂，在肉桂醛选择性加氢反应中展现出高于传统pd负载催化剂的催化活性。对
3、综上所述，现有肉桂醛选择性加氢制3-苯丙醛的贵金属基催化剂存在着生产成本高等问题，限制了其在工业生产中的应用。而较为价廉的非贵金属ni基催化剂虽然具有优异的催化活性，但在催化加氢过程中经常生成完全加氢产物3-苯丙醇，对于部分加氢产物3-苯丙醛的选择性较低。其次，由于金属ni性质活泼，表面易氧化，致使催化剂容易失活。本专利技术人经过大量的研究发现，在ni基催化剂的基础上加入第二金属(例如fe)，可以通过电子效应和几何效应有效改善催化剂的选择性。此外，通过在双金属ni基催化剂表面包覆碳层，可以有效抑制表面金属的氧化，提高催化剂的稳定性。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于催化肉桂醛加氢制3-苯丙醛的核壳结构nife@c催化剂及其制备方法和用途。该催化剂为非贵金属合金催化剂，生产成本较低，且在肉桂醛加氢反应中不仅表现出好的催化活性和高的3-苯丙醛选择性，还具备优异的催化稳定性和可循环使用性，便于工业大规模应用。
2、具体地，通过以下几个方面的技术方案实现了本专利技术：
3、在第一个方面中，本专利技术提供了一种用于催化肉桂醛加氢制3-苯丙醛的核壳结构nife@c催化剂，所述催化剂以纳米尺寸的nife合金为核，在其表面包覆无定形碳层为壳，所述的纳米nife合金中，ni为活性组分，fe为助剂，所述的nife合金以共沉淀法制得，所述的无定形碳层以水热合成的方法，实现对核体的包覆。
4、上述催化剂中，所述的纳米nife合金平均粒径为10～35nm，无定形碳层壳厚度为1～4nm。
5、上述催化剂中，催化活性组分ni元素与助剂fe元素的摩尔比为1:0.2～1.2。
6、在第二个方面中，本专利技术提供了一种上述核壳结构nife@c催化剂的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)将水溶性fe盐、水溶性ni盐、乙二醇，按照一定的计量混合，于一定温度下进行搅拌，搅拌温度为100～200℃，搅拌时间为0.5～2h；
8、(2)按计量，将一定浓度的碳酸钠水溶液，逐滴加入步骤(1)中的混合溶液中，加入过程中保持搅拌，转速为500～1000r/min，且搅拌温度保持100～200℃；滴加完毕后，保持所述温度和转速，老化0.5～5h，得到悬浊液，将其进行过滤，洗涤，得到红褐色或黄绿色沉淀物；
9、(3)将步骤(2)得到的红褐色或黄绿色沉淀物，加入水热合成釜中，并按照计量，加入碳源前驱体和去离子水，搅拌，超声，然后进行水热处理，水热温度为150～200℃，水热时间为12～24h；
10、(4)将步骤(3)得到的水热产物进行过滤、洗涤、干燥、得到黑色沉淀物，其中干燥温度为100～130℃，干燥时间为10～20h；
11、(5)将步骤(4)得到的黑色沉淀物，在氩气氛围下高温碳化若干小时，得到核壳结构nife@c催化剂。
12、上述步骤(1)中，所述的水溶性fe盐选自四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的一种或多种，优选四水合氯化亚铁；所述的水溶性ni盐选自硝酸镍、氯化镍、四水合醋酸镍中的一种或多种，优选四水合醋酸镍。
13、上述步骤(3)中，所述的碳源前驱体选自葡萄糖、麦芽糖、果糖中的一种或者多种，优选葡萄糖。
14、上述步骤(5)中，所述的碳化温度为500～700℃，碳化时间为3～8h。
15、在第三个方面中，本专利技术提供了上述核壳结构nife@c催化剂或上述方法制备的核壳结构nife@c催化剂的用途，所述的催化剂用于催化肉桂醛加氢制3-苯丙醛。
16、在第四个方面中，本专利技术提供了一种肉桂醛加氢制3-苯丙醛的方法，其采用上述核壳结构nife@c催化剂或上述方法制备的核壳结构nife@c催化剂。
17、上述肉桂醛加氢制3-苯丙醛反应的反应温度为80～120℃，反应压力为0.5～3.0mpa；反应溶剂选自异丙醇、甲苯、乙苯、四氢呋喃、环己烷中的一种或多种，优选异丙醇。
18、上述肉桂醛加氢制3-苯丙醛反应可以使用反应釜间歇式生产，也可以使用固定床进行反应。
19、本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
20、(1)本专利技术提供的催化剂，为首次报道采用纳米尺寸的nife合金为核，在其表面包覆无定形碳层为壳，核壳组分协同作用，用于催化肉桂醛加氢制3-苯丙醛。其中催化剂助剂fe的引入，有利于活性组分ni电子性质的调变，通过活性组分ni对中间产物的影响，实现目标产物3-苯丙醛的高选择性。并且助剂fe的引入，还可以促进活性组分ni的高度分散，有利于提高对反应原料气体的吸附能力和抗团聚烧结能力，从而提高了催化剂的稳定性。加之本专利技术设计的碳层包覆，可以进一步抑制活性金属深度氧化，使得催化剂的稳定性能、可重复循环使用性能和再生后使用性能得到提升。
21、(2)本专利技术提供的催化剂的制备方法，创新性的将共沉淀法-水热合成法相结合，实现活性组分ni、助剂fe、包覆材料碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于催化肉桂醛加氢制3-苯丙醛的核壳结构NiFe@C催化剂，其特征在于，所述催化剂以纳米尺寸的NiFe合金为核，在其表面包覆无定形碳层为壳，所述的纳米NiFe合金中，Ni为活性组分，Fe为助剂，所述的NiFe合金以共沉淀法制得，所述的无定形碳层以水热合成的方法，实现对核体的包覆。
2.根据权利要求1所述的核壳结构NiFe@C催化剂，其特征在于，所述的纳米NiFe合金平均粒径为10～35nm，无定形碳层壳厚度为1～4nm。
3.根据权利要求1所述的核壳结构NiFe@C催化剂，其特征在于，所述的催化活性组分Ni元素与助剂Fe元素的摩尔比为1:0.2～1.2。
4.权利要求1所述的核壳结构NiFe@C催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的水溶性Fe盐选自四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的一种或多种，优选四水合氯化亚铁；所述的水溶性Ni盐选自硝酸镍、氯化镍、四水合醋酸镍中的一种或多种，优选四水合醋酸镍；
6.权利要求1-3任一项所述的核壳结构N
7.一种肉桂醛加氢制3-苯丙醛的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-3任一项所述的核壳结构NiFe@C催化剂或权利要求4或5所述的方法制备的核壳结构NiFe@C催化剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的肉桂醛加氢制3-苯丙醛反应的反应温度为80～120℃，反应压力为0.5～3.0Mpa；反应溶剂选自异丙醇、甲苯、乙苯、四氢呋喃、环己烷中的一种或多种，优选异丙醇。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述的肉桂醛加氢制3-苯丙醛反应可以使用反应釜间歇式生产，也可以使用固定床进行反应。
...【技术特征摘要】
1.一种用于催化肉桂醛加氢制3-苯丙醛的核壳结构nife@c催化剂，其特征在于，所述催化剂以纳米尺寸的nife合金为核，在其表面包覆无定形碳层为壳，所述的纳米nife合金中，ni为活性组分，fe为助剂，所述的nife合金以共沉淀法制得，所述的无定形碳层以水热合成的方法，实现对核体的包覆。
2.根据权利要求1所述的核壳结构nife@c催化剂，其特征在于，所述的纳米nife合金平均粒径为10～35nm，无定形碳层壳厚度为1～4nm。
3.根据权利要求1所述的核壳结构nife@c催化剂，其特征在于，所述的催化活性组分ni元素与助剂fe元素的摩尔比为1:0.2～1.2。
4.权利要求1所述的核壳结构nife@c催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的水溶性fe盐选自四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的一种或多种，优选四水...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹直，蔡宇航，孙晓东，万红柳，宫能锋，李国强，王缠和，施金祥，杨勇，李永旺，
申请(专利权)人：中科合成油技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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