[发明专利]一种镍锌双金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种镍锌双金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在聚合工业中，烯烃一类是重要的聚合单体，可用于生产多种塑料、橡胶等重要工业制品，然而由石油裂解得到的烯烃中会存在一定量的炔烃，这不仅会影响最终聚合产物的性质还会使聚合催化剂中毒失去活性。现在工业上主要通过选择性加氢除去炔烃杂质，而且要防止烯烃加氢生成烷烃造成损失，因此实现炔烃选择性加氢制备烯烃具有十分重要的现实意义。在过去的几十年里，人们研究和开发了大量的炔烃选择性加氢催化剂，如何制备同时具备高活性和高选择性的催化剂一直是选择性催化加氢领域的一个重要命题。

很多金属都具有炔烃加氢活性，特别是贵金属Ru、Rh、Pd、Pt和Au等，它们具有非常高的催化活性，但由于资源有限，价格昂贵，限制了贵金属的广泛应用，因此，非贵金属催化剂的研究具有重要意义。Ni是加氢活性最好的非贵金属，在过去的几十年里人们对镍基选择性加氢进行了大量的研究，现有的研究表明，Ni基催化剂上存在两种活性中心，一种是氢解金属中心，对应的是与载体没有接触的裸露的镍，这种活性位容易发生副反应和积碳；而另一种活性位是加氢活性位，对应的是与载体相接触的镍，这是主反应的活性中心。众多研究证实，金属镍可以与其它金属或类金属形成合金或金属间化合物而明显提高催化性能。

但是在制备双金属负载的催化剂时，尤其是在高负载量的时候很难得到粒度均一、高度分散和具有良好热稳定性的金属催化剂。这主要是因为活性前体在载体上分布不均匀而且与载体的相互作用较弱；此外，在催化反应过程中金属颗粒的团聚会进一步降低金属的分散度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种镍锌双金属催化剂及其制备方法，通过将镍和锌的混合溶液负载在含铝的载体上形成镍锌铝水滑石，并对其进行还原活化处理，能够有效克服Ni在载体上分散度不高导致催化剂的选择性低，容易积碳失活的缺点，特别适合作为乙炔选择性加氢反应的催化剂使用。

本发明一方面提供上述镍锌双金属催化剂的制备方法，包括：

配置含有镍和锌的混合溶液，其中，镍与锌的摩尔比为Ni:Zn＝0.2-5:1；

将含有镍和锌的混合溶液、铝源和沉淀剂混合，制备镍锌铝水滑石；

对所述镍锌铝水滑石进行还原活化处理，得到镍锌双金属催化剂。

本申请的发明人经研究发现，在制备镍锌铝水滑石时能够可控地调节Ni、Zn元素配比，同时，可实现活性Ni-Zn双金属合金原子在成型载体或粉末载体上高度分散并形成合金，一方面由于Ni原子高度分散而提高了催化剂的活性和选择性，另一方面Ni-Zn合金的形成有助于提高活性组分与载体的相互作用力，从而使催化剂的稳定性得到改善。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述铝源为铝盐溶液、成型的氧化铝载体或铝溶胶修饰的其他成型载体。

根据本发明，所述成型的氧化铝载体可选自条状、蜂窝状、球状、齿状或片状的氧化铝载体，其比表面积为1-250m²/g。

根据本发明，所述其他成型载体为非氧化铝的其他成型载体，可具体地列举为氧化硅载体或氧化钛载体，其形状可选自条状、蜂窝状、球状、齿状或片状，其比表面积为1-250m²/g。

根据本发明，所述铝溶胶修饰的其他成型载体通过所述其他成型载体与铝溶胶混合后经多次搅拌、离心、洗涤后得到。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述沉淀剂为硝酸铵或尿素。

在本发明的另一个优选的实施方式中，将含有镍和锌的混合溶液、铝盐溶液和沉淀剂混合，加热反应，制得镍锌铝水滑石；所述镍锌铝水滑石的化学组成为[(Ni_1-yZn_y)_1-xAl_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中，x值为0.2-0.33，y值为0.16-0.83。

根据本发明，m为镍锌铝水滑石的结晶水的数量，可以理解为所述镍锌铝水滑石为[(Ni_1-yZn_y)_1-xAl_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n的水合物。n为阴离子的化合价，可以为1、2或3。