[发明专利]一种石墨烯负载高分散纳米Ni催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯负载高分散纳米Ni催化剂的制备方法，具体步骤如下：

A.将石墨与浓硫酸、硝酸钠和高锰酸钾按质量比为1∶0.5～1∶15～30∶2～5的比例充分混合0.5～1.5小时，升温至20～40℃；再按石墨∶去离子水质量比为1∶40～100的比例加入去离子水，升温至90～100℃反应0.5～6小时；再按石墨∶去离子水∶30％双氧水质量比为1∶90～130∶5～11的比例依次加入去离子水和30％双氧水；离心，分别用稀盐酸和去离子水清洗至无SO₄^2-且为中性，在60～80℃下烘干，得到氧化石墨；

将上述氧化石墨分散于去离子水中，配成1～5mg/mL的分散液，超声1～4小时，静置12～24小时，再以3000～4000rmp离心5～15分钟，得到的上层液即为氧化石墨烯溶液；

B.用去离子水配制硝酸镍和硝酸铝的混合盐溶液，其中硝酸镍的浓度为0.10～0.30mol/L，硝酸铝的浓度为0.05～0.30mol/L，硝酸镍与硝酸铝的摩尔比为1～3∶1；

用去离子水配制NaOH和Na₂CO₃混合碱性溶液，其中NaOH的浓度为0.40～2.40mol/L，Na₂CO₃的浓度为0.10～0.80mol/L；

C.按混合盐溶液∶氧化石墨烯溶液体积比为1∶1～10，将步骤B配制的混合盐溶液加入步骤A的氧化石墨烯溶液中，超声分散30～60min；再用步骤B配制的混合碱性溶液调整其pH＝10～12；在80～100℃晶化12～24小时，冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤滤饼至中性，在40～60℃烘箱中干燥12～24小时得到石墨烯/NiAl-层状双金属氢氧化物复合物；

D.将步骤C的复合物前体置于管式气氛炉中，在N₂气氛下以5～10℃/min的速率升温至500～700℃，保温1～4小时，然后自然冷却至室温，得到石墨烯负载高分散纳米Ni催化剂。

2.一种根据权利要求1所述的方法制备的石墨烯负载高分散纳米Ni催化剂，是在石墨烯表面负载高分散Ni纳米金属，并参杂少量无定形Al₂O₃；其中石墨烯的质量百分含量为40～67％，Ni的质量百分含量为10～40％；无定形Al₂O₃的质量百分含量为2～8％；Ni粒子的粒径分布为8～13nm，催化剂比表面积为155-200m²/g。

3.根据权利要求2所述的石墨烯负载高分散纳米Ni催化剂，其特征是该催化剂中Ni的质量百分含量为30～35％。

4.一种权利要求2所述的石墨烯负载高分散纳米Ni催化剂的应用，其用于肉桂醛选择性催化加氢反应，其反应转化率为86～100％，对苯丙醛的选择性为88～96％。