[发明专利]一种负载型Ni-In金属间化合物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体来说，涉及一种以水滑石为前躯体制备负载型Ni-In金属间化合物催化剂并用于催化α,β-unsaturated aldehydes选择性加氢反应。

背景技术

不饱和烯醛/酮(α,β-unsaturated aldehydes)选择性加氢在精细化学催化领域有着重要的应用，今年来在科学界引起了广泛的关注。传统的过渡金属加氢催化剂（如：Ru,Pt,Rh,Cu,及Ni等）虽然具有很好的催化活性，但是对于生成不饱和醇的选择性往往不高。现有的研究表明在这些催化剂上由于动力学和热力学的原因，更有利于C=C双键的加成，而不利于C=O键的加成，是造成不饱和醇选择性低的主要原因之一。因此，现在的很多研究都尝试设计和制备催化剂，能够选择性使C=O键加氢，而保留C=C键，提高不饱和烯醇的选择性。例如，调控金属纳米颗粒的尺寸，尝试不同的载体，调节金属与载体的相互作用，或者是添加第二种金属等等。尽管这些研究提高了人们对加氢选择控制的认识，设计和制备新型催化剂，并进一步提高催化不饱和烯醛/酮加氢选择性，具有很大的经济效益，并且是一个很大的挑战。

金属间化合物（intermetallic compound）是一种由两种及两种以上的金属元素组成，具有不同于原金属的晶体结构与电子性质。这种组成与结构的特殊性使金属间化合物很多领域具有广泛的应用。近年来，人们发现金属间化合物在催化炔烃选择性加氢，烷烃脱氢，电催化等领域具有非常好的催化性能。作为一种新型催化剂，当前受到了研究者的广泛关注。更重要的是，最新的一些研究表明，有些金属间化合物具有很好的不饱和烯醛/酮选择性加氢的催化性能。但是，由于组成金属间化合物的有些组分（如Sn,Ga,或In）比较难于还原，很难制备小粒径，高分散的金属间化合物催化剂。这严重制约了金属间化合物催化效能的发挥，因此如何制备新型高分散金属间化合物是一个很大的难题。

水滑石材料（LDHs）是一类由二价和三价元素组成的双金属氢氧化物，其组成方程式可以表示为：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂](A^n-)_x/n·mH₂O。由于其组成结构多样性，如元素组成可调，二价与三价比例可调性，及可插层性等，水滑石在很多领域中有着重要的应用，并引起了广泛的关注。更重要的是，在水滑石层板中，二价离子与三价离子在原子级别上相互分散。在还原气氛中焙烧，水滑石前体经过拓扑转变，可以制备高分散负载金属催化剂。正是基于此启发，我们尝试以水滑石前驱体法制备高分散Ni-In系列金属间化合物，作为高效催化α,β-unsaturated aldehydes选择性加氢催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种以水滑石为前躯体制备负载型Ni-In金属间化合物催化剂的方法并用于催化α,β-unsaturated aldehydes选择性加氢反应。

本发明选用NiMgIn-LDHs，NiAlIn-LDHs等组分组成可调的水滑石为前体，低温慢速升温还原制备负载型Ni-In金属间化合物催化剂。

本发明制备的负载型Ni-In金属间化合物催化剂，其以水滑石为制备前体，其中活性组分Ni-In金属间化合物的晶粒尺寸为3-100纳米，且纳米级别均匀分散在水滑石焙烧后生成的氧化镁或氧化铝基底上。

本发明所述的负载型Ni-In金属间化合物催化剂的制备方法为：第一步合成含Ni、In的水滑石前体；第二步在氢气中慢速升温原位还原水滑石前体。

本发明上述制备方法的具体步骤如下：

1）称取0.5-10g硝酸镍，0.1-10g硝酸铟，以及0.5-10g硝酸铝或者是硝酸镁，溶入50-1000ml纯水中形成均匀分散的溶液，另称取0.5-10g氢氧化钠和0.5-10g碳酸钠溶于50-1000ml纯水中形成碱溶液，两份溶液在胶体磨中以500-5000r/min速度均匀混合1-5min形成悬浊液，将该悬浊液倒入水热釜中，置入80-180℃烘箱中反应8-36h取出，离心洗涤，干燥，研磨成粉，得水滑石前体，备用；

2）将步骤1）所制备的水滑石前体放入石英舟，在氢气氛中，以1-10℃/min升温速率升温到300-700℃，保持2-10h，得到负载型Ni-In金属间化合物催化剂。