[发明专利]一种镍金纳米催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种镍金纳米催化剂的制备方法，所述方法为：将可溶性镍盐和氯金酸盐加入保护剂聚乙烯吡咯烷酮溶液中，利用哌啶进行加热还原，调节pH至出现沉淀后将沉淀清洗干燥得到产物镍金纳米催化剂；本发明通过优选反应底物、还原剂的种类及浓度，优化反应流程和条件，各步骤各条件相互搭配，协同增效，最终制备得到具备高效催化活性的粒径小于10nm的镍金纳米催化剂，本发明工艺简单，产物催化性能卓越，可为企业带来良好的经济效益，具备广阔的前景。

技术领域

本发明涉及纳米催化剂的制备技术领域，主要涉及一种镍金纳米催化剂的制备方法。

背景技术

目前研究的催化剂种类极多，主要有碳材料、贵金属、钙钛矿以及金属氧化物催化剂。贵金属Au、Pt、Pd纳米催化剂在选择性氧化、选择性加氢、偶联反应等具有优越的催化效果，因此制备贵金属催化剂受到了研究人员的很大关注。贵金属纳米颗粒用于制备纳米催化剂，广泛应用于石油化工、精细化工及生物化学领域，如用于选择性加氢的Pd/Al₂O₃催化剂，用于异构化反应的的Pt/分子筛催化剂，用于氧化反应的Ag/Au催化剂，其晶粒尺寸小于100纳米，晶粒中位于晶界和表面的原子占了相当大的比例，具有大比表面积、高表面能等特性，表现出良好的催化活性和催化选择性。

国内外科研工作者已经研发了相关贵金属纳米颗粒的不同制备方法。清华大学李亚栋等人将以十八胺为溶剂和还原剂，溶剂热法制得金镍纳米颗粒；青岛化工学院崔作林等人在真空室中，通过电弧高温蒸发镍和钯，经碰撞沉积得到镍钯合金纳米催化剂。CN201110258207.5提供了一种双贵金属纳米催化剂颗粒的水相制备方法，以卤化钠为矿化剂，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为还原剂，两种贵金属离子在水热条件下还原反应生成双贵金属纳米颗粒。CN201610674288.X公开了一种钯锡钴三元合金纳米催化剂及其制备方法与应用，该发明的制备方法为：首先将氮掺杂石墨烯载体超声波分散在乙醇溶液里，然后加入可溶性钯盐、可溶性锡盐及可溶性钴盐后调节PH值11以上，再加入硼氢化钠还原得到PdxSnyCoz纳米三元金属合金的乙醇混合液，最后经过离心、洗涤、冷却、干燥得到钯锡钴三元合金纳米催化剂。这些方法有的采用有机溶剂，存在潜在污染问题；有的还需要惰性气氛或真空环境，设备要求高；有的工艺较复杂，适用面窄。贵金属纳米催化剂在制备的过程中容易聚集，形成大颗粒，其催化活性降低。为了抑制纳米颗粒的聚集，往往需要金属氧化物、碳质材料、聚合物或者多孔氧化硅等作为载体，然后通过化学蒸气沉淀法、液相沉积/沉淀法、浸渍法、化学沉积法等方法负载制备。这样制备的贵金属纳米粒子往往偏大，活性弱，因此还需要先对载体进行修饰，比如在多孔氧化硅内表面硅羟基上嫁接-NH2、-SH等，制备步骤繁琐，不易制备。现有的含有贵金属的催化剂，贵金属的含量过高，催化活性欠佳，而且催化剂自身的循环稳定性也较差，从而导致催化剂的成本较高。

因此，开发一种制备工艺简单、催化活性高的金属纳米颗粒制备方法具有重要的应用前景和市场价值。

发明内容

为解决现有技术的不足和市场的需求，本发明提供了一种镍金纳米催化剂的制备方法，通过优选反应底物、还原剂的种类及浓度，优化反应流程和条件，各步骤各条件相互搭配，协同增效，最终制备得到具备高效催化活性的镍金纳米催化剂。

第一方面，本发明提供了一种镍金纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将可溶性镍盐和氯金酸盐加入聚乙烯吡咯烷酮溶液中搅拌溶解；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入哌啶并加热进行反应；

(3)将步骤(2)反应后产物调节pH至出现沉淀；

(4)将步骤(3)得到的溶液进行离心并清洗，冷冻干燥得到产物。