镍基纳米催化剂的制备及其对碳基化合物加氢性能的研究

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近年来,由于日益严重的环境问题,绿色化学化工已成为国内外研究的重点。催化加氢因具有原子经济性,符合绿色化学化工的要求,是替代传统化学还原最有效的方法。其中,羰基化合物加氢是药物和精细化学品合成中的重要步骤。贵金属催化剂在羰基化合物加氢反应中性能优异,但成本高,限制了其在生产中的应用。因此,本文制备了一系列镍基纳米催化剂,并系统研究了其在羰基化合物加氢反应中的性能。
  首先,合成了一种凝胶因子2,4-(3,4-二氯亚苄基)-D-山梨糖醇(DCBS),随后在其调控下采用化学还原法制备了一系列NiB-x非晶态合金催化剂,并系统研究了其在二苯甲酮加氢反应中的性能。通过BET、TEM、H2-TPD等表征,发现利用DCBS在水中自组装形成的三维网状结构,可以使NiB纳米粒子分散性更好,并有效抑制其团聚,从而使该催化剂具有较高的表面积和更多的活性位点,提高了其对羰基加氢的活性。
  然后,以三维花状水滑石为载体,利用蒸氨法制备了一种新型镍基纳米催化剂Ni/Mg3Al1-LDO-AE,并研究了其在二苯甲酮加氢反应中的性能。在最佳反应条件下,二苯甲酮的转化率可达98.0%以上,二苯甲醇的选择性为96.9%,并且该催化剂可以稳定循环使用9次。通过TEM、H2-TPR等表征发现,相比于传统的浸渍法,利用蒸氨法不仅可以减小催化剂中Ni粒子的平均粒径,提高Ni的分散性,而且还能有效抑制Mg-Ni-O尖晶石的生成。
  最后,以镍基水滑石为前驱体原位制备了一种镍铝复合金属氧化物催化剂,并将其应用于乙酰丙酸的加氢反应中。在最佳反应条件下,乙酰丙酸的转化率为100.0%,γ-戊内酯的选择性可以达到90.5%,且催化剂可以稳定循环使用6次而没有明显的失活。通过BET、H2-TPR、TEM等表征发现,原位法制备的催化剂中Ni纳米粒子具有较小的粒径和较好的分散度,且存在较强的金属-载体相互作用,从而使催化剂具有较高的活性和稳定性。
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