[发明专利]一种非晶态合金催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地说，是涉及一种非晶态合金催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

非晶态合金是一类长程无序而短程有序的新型材料，其独特的结构特征赋予其高耐腐蚀性、高机械韧性及优良的磁、电、催化性能，同时还具有环境友好的特点。作为催化剂应用，要求非晶态合金具有较高的比表面积。为提高比表面积，目前一般采用化学还原法制备非晶态合金催化剂。在Journal of Catalysis 150，434～438，1994中曾报道将2.5M KBH₄水溶液在298K，搅拌下滴加到0.1M醋酸镍乙醇溶液中，依次用6毫升8 M的氨水和大量蒸馏水洗涤沉淀，得到一种非晶态Ni-B超细粒子催化剂，该方法已经成为制备M-B非晶态合金催化剂的常规方法；但是，该方法因为金属离子与KBH₄的还原反应迅速、放热剧烈，会引起局部过热，容易导致生成的合金颗粒团聚和/或晶化，因此该方法的最大缺陷是不能调控非晶态合金颗粒的大小和粒径分布，即使采用极高的搅拌速度，制得的非晶态合金催化剂颗粒尺寸仍然非常不均匀，粒径分布范围很广，造成催化性能差异较大、热稳定性差和固定床反应中可能造成压力降增大。最近，我们在Journalof Catalysis 246，301～307，2007中报道了采用超声辅助水溶液中BH₄^-化学还原Co(NH₃)₆²⁺的方法制备粒径均匀可控的非晶态合金，但该方法获得的非晶态合金粒径要大于50nm。采用油包水型微乳液制备粒径均匀可控的纳米颗粒是常采用的技术，但该方法得到的纳米颗粒含量较少，不适合实际应用；而且，该方法要大量使用有机溶剂，不仅造成环境污染，还使产品分离困难。

由于催化剂粒径尺寸的均匀性对其催化性能具有极为重要的意义：首先，均匀粒径的催化剂颗粒能提供均一的催化反应活性位；其次，均匀粒径的非晶态合金能增强结构稳定性。因此，如何通过简单实用的工艺制备粒径可控且分布均匀的非晶态合金催化剂，尤其是粒径小于50nm的非晶态合金催化剂的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粒径小于50nm，且粒径可控并分布均匀的非晶态合金催化剂及其制备方法和应用，为现有非晶态合金催化剂领域增添一类新品种。

本发明所提供的非晶态合金催化剂，其特征在于：其活性比表面积为10～50m²/g，粒径在2～50nm范围内可控，且粒径分布均匀。

上述非晶态合金催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将金属盐和表面活性剂溶于去离子水中，然后加入油相，充分搅拌混合，得到水包油微乳液，其中：水相与油相的体积比为2～10，表面活性剂与油相的重量比为0.1～2；水相中金属盐的浓度为0.125mol/L；

2)在0～30℃下加入金属硼氢化合物水溶液于上述水包油微乳液中，其中：金属硼氢化合物与水相中金属盐的摩尔比为4∶1～6∶1；

3)将步骤2生成的黑色颗粒先后用水和无水乙醇分别洗涤3～5次，即得到目标物。

上述金属盐优选镍、钴、铁、钌、钯、铂的无机盐或有机盐。

上述表面活性剂优选聚乙二醇或十六烷基三甲基溴化铵。

上述油相优选正己烷、环己烷、环己醇或环己胺。

上述金属硼氢化合物优选硼氢化钠、硼氢化钾或其混合物。

本发明所提供的非晶态合金催化剂可作为烯烃、炔烃、芳烃、腈类、硝基化合物、羰基化合物等含有不饱和官能团化合物的加氢催化剂，尤其对液相肉桂醛选择性加氢制备肉桂醇反应、液相对氯硝基苯加氢制备对氯苯胺反应、液相麦芽糖加氢制备麦芽糖醇反应及液相苯酚加氢制备环己酮反应有明显催化效果。

用本发明制备的产品通过以下手段进行结构表征：X射线衍射(X-raydiffraction，XRD)，在日本理学Rigaku D/Max-RB型X射线衍射仪上进行样品的结构分析；透射电镜照片，在日本JEOL JEM2010型高分辨透射电镜于200kV下获得。

附图说明

图1为实施例1制备的样品的XRD谱图；

图2为实施例1制备的样品的TEM照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明是如何实现的做进一步详细、清楚、完整地说明，所列实施例仅对本发明予以进一步的说明，并不因此而限制本发明：

实施例1