[发明专利]金属镍、钴多级分枝结构的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种多枝状新形貌加氢催化剂，该催化剂的制备方法及其在苯乙酮或硝基苯催化加氢反应中的应用。 

背景技术 

近年来，利用纳米球、纳米棒或纳米片构筑具有分级复杂结构的合成策略已成为材料研究领域热点之一。研究发现，与单一的低维纳米结构相比，具有分级结构的纳米材料往往显示出更加新颖的性质，其在吸附、催化和传感器等方面具有现实或潜在的意义。金属Ni、金属Co是重要的磁性功能材料，具有优异的电、磁和催化性能而在许多领域具有广泛应用。众所周知，纳米材料的性能与材料的尺寸、形貌及其维度等因素高度相关，因此制备形状各向异性且具有分级纳米结构的Ni粒子、Co粒子是纳米磁性金属研究的热点之一。 

镍纳米材料由于独特的磁、光、光电、催化等性能，在储氢材料、光催化剂、磁传感器、低温超塑性、高密度磁记录等方面有着广泛的应用前景。早期人们多关注纳米镍粉体的制备，实现了其在硬质合金粘接剂、催化剂、和涂料等领域的应用。近年来，人们发现纳米镍的形貌对其特性参数的影响很大，尤其是一维纳米镍的成功制备，使其应用性能得到进一步的拓展，如镍纳米管阵列的储氢性能，磁记录仪器的开发等。目前，纳米镍的合成方法有：水热合成法，溶剂热合成法，多元醇法，以及固相法（固相化学法，物理粉碎法），气相法等；其中，溶剂热法有其独特的优势，在有机溶剂中反应物具有很高的反应活性，可获得有趣的光学，电学以及磁学性能的亚稳相。 

纳米钴作为一种重要的磁性纳米材料，纳米钴的大小以及形态结构直接影响到纳米钴的性能。与纳米钴颗粒相比较，一般形状各向异性的纳米钴展现出一系列优异的性能。目前，许多研究者在钴颗粒的形貌控制合 成方面做了大量工作，他们用多元醇法，磁场诱导法或者微乳液法等合成了一系列不同结构的纳米钴，如钴纳米棒，链状纳米钴，花状纳米钴，钴纳米线等等。 

芳香醇是一类重要的化工产品，在香料，药物及其他精细化工产品中有着广泛的应用。1-苯乙醇是芳香醇中具有代表性的化合物，也是一种重要的化工产品，广泛用于香料合成，精油的合成，在很多药物合成中苯乙醇是重要的药物中间体。在合成苯乙醇的诸多路线中，从苯乙酮出发催化加氢制备苯乙醇因最符合原子经济性而受到广泛关注。苯乙酮是结构较简单的芳香酮且含有潜手性羰基，加氢产物有苯乙醇，1-环己基乙酮和1-环己基乙醇以及苯乙醇发生氢解产生后的乙苯。因此，提高苯乙醇的加氢选择性成为苯乙酮加氢反应的关键。通常用硼氢化钠，四氢化锂铝或异丙醇铝还原制备苯乙醇的方法固然可以得到高收率的不饱和醇，但产物与还原剂，溶剂等分离困难，产品的后处理较麻烦，并且产生废物多，易污染环境。因此目前关键是研制出性能优良的催化剂。而常用的加氢催化剂有贵金属Pt，Pd等等以及非贵金属Ni，Cu，Mo，Fe等，其中贵金属催化剂对芳硝基化合物加氢有较好的活性和选择性，可以再常压或低压下加氢，但是价格高，并且催化剂寿命不长，因此非贵金属催化加氢收到国内外研究者的关注。 

本发明提供一种简单的H₂辅助溶剂热法以乙醇为溶剂乙酸镍或者乙酸钴为前驱体制备多级分枝状纳米镍或者纳米钴并催化加氢反应如苯乙酮加氢及硝基苯加氢等加氢反应有很好的催化效果。 

发明内容

本发明目的在于提供一种H₂辅助溶剂热法制备高纯度、均匀单分散的多级分枝状纳米镍和海胆状纳米钴，此方法制备的二级分枝状，多足状纳米镍磁性粉体和海胆状纳米钴结晶度高，形貌均匀，矫顽力力高，可以广泛应用于催化反应。 

一种合成金属镍、钴多级分枝结构的方法，其特征在于包括以 下步骤： 

步骤1.将乙酸镍NiAc₂·4H₂O或乙酸钴溶于无水乙醇中形成溶液0.05mol/L～0.1mol/L的溶液A； 

步骤2.将油胺按体积分率0.2～0.4分散到乙醇溶液形成溶液B，将B溶液与A溶液按B/A体积比为0.6～0.7的比例混合得到混合溶液； 

步骤3.待上述混合溶液充分搅拌均匀后，将混合溶液移入动态反应釜中，密封好后，通入H₂，置换之后将H₂的压强调到6～20bar，关闭钢瓶出气阀 

步骤4.将动态反应釜搅拌速度调到400r/min，温度设置150°C，反应3h； 

步骤5.将得到的产物分别用乙醇和环己烷洗涤，进行磁性分离最后在60°C时烘干； 

其中当原料为乙酸镍时，步骤3中将H₂压强调到6bar，然后进行步骤4和步骤5，后得到二级分枝状纳米镍；