[发明专利]一种环烷烃类化合物的合成方法

说明书

本发明提供一种环烷烃类化合物的合成方法，包括：以碳包覆镍的纳米复合材料为催化剂，在氢气气氛下催化芳烃类化合物进行加氢还原反应；其中，所述纳米复合材料含具有壳层和内核的核壳结构，所述壳层为掺杂氮和氧的石墨化碳层，所述内核为镍纳米颗粒，其中所述纳米复合材料为具有至少一个介孔分布峰的介孔材料。该方法采用含核壳结构的碳包覆镍的纳米复合材料为催化剂，其丰富的介孔结构，有利于催化反应的传质，用于芳烃类化合物加氢还原合成环烷烃类化合物，具有优异的活性、选择性及安全性。

技术领域

本发明涉及催化领域，具体涉及一种环烷烃类化合物的合成方法。

背景技术

加氢反应在石油化工生产中具有广泛的应用，其中将芳烃通过催化加氢的方法获得饱和的环烷烃具有十分重要的意义。例如，通过催化加氢的方法将燃油中的芳烃转化为饱和环烷烃，可以提高燃油的安定性并减少芳烃不完全燃烧造成的环境污染，因此通过催化芳烃加氢得到环烷烃具有重要的经济价值和社会意义。

目前芳烃加氢适宜的催化剂主要是负载型贵金属催化剂、金属硫化物催化剂和过渡金属基催化剂，如铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)等贵金属催化剂及镍(Ni)基非贵金属催化剂。Pt、Pd贵金属催化剂具有催化活性高、反应条件温和等优点，在芳烃类化合物催化加氢生成环烷烃化合物占有很重要的地位。虽然贵金属有这些优点，但是贵金属催化剂价格成本过高，对原料杂质要求苛刻，且容易积碳。金属硫化物催化剂的寿命长，但活性低，操作条件苛刻，需要较高的温度和压力。负载型镍催化剂在制备过程中易发生团聚，催化效率较低，容易发生副反应。

由上述可知，开发在空气中稳定并具有优异催化性能的加氢还原催化剂用于芳烃类化合物的加氢还原，是本领域亟待解决的问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种环烷烃类化合物的合成方法，该方法采用含核壳结构的碳包覆镍的纳米复合材料为催化剂，碳材料与镍纳米颗粒协同发挥作用，产生了良好的催化效果，其包覆严密的金属纳米粒子，有利于在更苛刻的条件下发挥作用，用于芳烃类化合物加氢还原合成环烷烃类化合物，具有优异的活性、选择性及安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种环烷烃类化合物的合成方法，包括：

以碳包覆镍的纳米复合材料为催化剂，在氢气气氛下催化芳烃类化合物进行加氢还原反应；

其中，所述纳米复合材料含具有壳层和内核的核壳结构，所述壳层为掺杂氮和氧的石墨化碳层，所述内核为镍纳米颗粒，所述纳米复合材料的酸洗损失率≤60％。

根据本发明的一个实施方式，其中所述芳烃类化合物的芳香环上还含有取代基，所述取代基选自C_1-20的烷基、环烷基和芳基中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，其中所述芳烃类化合物选自苯和甲苯中的一种或两种。

根据本发明的一个实施方式，其中所述催化剂占所述芳烃类化合物质量的1％～50％，优选5％～30％。

根据本发明的一个实施方式，其中所述加氢还原反应温度一般为200-300℃。

根据本发明的一个实施方式，其中所述氢气的压力一般为3-6MPa。

根据本发明的一个实施方式，所述加氢还原反应的反应时间优选为6～10h。

根据本发明的一个实施方式，其中所述芳烃类化合物与所述催化剂在溶剂中混合后进行加氢还原反应，所述溶剂选自醇类、醚类、烷烃类和水中的一种或多种。