[发明专利]一种Ni/NiO复合材料的原位制备方法及其应用

说明书

本发明属于新材料技术领域，提供一种Ni/NiO复合材料的原位制备方法及其应用。制备方法包括如下步骤：(1)将镍源充分溶解于无机溶剂中，形成溶液A；(2)向所述溶液A中加入强还原剂，形成混合液；(3)将步骤(2)所得的混合液进行水热反应，得到固液混合物，对固液混合物进行分离、洗涤、干燥，获得前驱体I；(4)将步骤(3)中的前驱体I进行高分热分解反应，获得前驱体II；(5)将步骤(4)中的前驱体II在还原性气体气氛下进行还原反应，获得Ni/NiO复合材料。该方法金属含量易于控制，金属分散度较高且金属与载体之间存在较强的相互作用，从而增加活性位点数目以及促进反应中电子的转移，获得较高活性与稳定性的Ni/NiO复合材料。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，尤其涉及一种Ni/NiO复合材料的原位制备方法及其应用。

背景技术

近年来，工业的飞速发展使得化石能源被过度消耗，由此而产生的能源危机问题日益严峻。然而，为了缓解这种能源危机，除了开发可再生能源，探索可持续碳源同样重要。在这方面，生物质是可持续碳源的唯一候选人，因为它储存了当下大多的碳，并且它的消耗不会改变如今生态系统的碳平衡。因此，对生物质的众多衍生物进行升级，生产具有较高使用价值的人类生活以及工业生产中的必备品，显得尤为重要。

2(5H)-呋喃酮，一种常见的生物质衍生物，其分子结构仅比γ-丁内酯多了一个碳碳双键，对其含有的碳碳双键进行选择性加氢，被认为是替代传统工业中所使用的1,4-丁二醇的脱氢环化或马来酸酐的氢化来生产具有较高应用价值的γ-丁内酯的一种可行方法。因为，1,4-丁二醇以及马来酸酐的生产原料均为化石燃料，这无疑会对能源危机雪上加霜。γ-丁内酯是一种已被广泛用于化学、医药、香料和精细有机物合成等领域的重要化学中间体和溶剂。因此，开发具有较高活性、选择性以及稳定性，并且价格低廉的2(5H)-呋喃酮加氢制γ-丁内酯催化剂刻不容缓。

负载型Ni金属催化剂由于具有高活性、储量丰富以及成本低的特点，且其独特的3d轨道使得其电子结构易被调控，被认为是贵金属在催化加氢反应中的最有前途的替代品之一。目前其最常用的制备方法为浸渍法，而该种方法制备出的催化剂金属颗粒尺寸较大、分散性差、载体与金属间相互作用力较弱且金属含量不易控制，催化剂与浸渍液较难分离，从而获得的催化剂的催化活性和稳定性普遍较低。因此，寻找一种能够制备出金属粒子分散度高，含量易于控制，金属与载体之间具有较强的相互作用的具有高活性、高稳定性的负载型Ni金属催化剂仍面临着巨大挑战。

发明内容

针对目前使用最为广泛生产负载型Ni金属催化剂的方法中所存在的金属颗粒尺寸较大、分散性差、载体与金属间相互作用力较弱且金属含量不易控制，催化剂与浸渍液较难分离，从而获得的催化剂的催化活性和稳定性普遍较低的技术问题，本发明提供一种金属含量易于控制，金属分散度较高且金属与载体之间存在较强的相互作用，从而增加活性位点数目以及促进反应中电子的转移，获得较高催化活性与稳定性的Ni/NiO复合材料的原位制备方法，以及采用其制备的Ni/NiO复合材料在2(5H)-呋喃酮加氢制γ-丁内酯反应中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种Ni/NiO复合材料的原位制备方法，包括如下步骤：

(1)将镍源充分溶解于去离子水中，形成溶液A；

(2)向所述溶液A中加入强还原剂，形成混合液；所述的强还原剂用于还原镍源中的镍离子；

(3)将步骤(2)所得的混合液进行水热反应，水热反应的温度为120～200℃，晶化反应的时间为1～48h；得到固液混合物，对固液混合物进行分离、洗涤、干燥，获得前驱体I；

(4)将步骤(3)中的前驱体I进行高温热分解反应，高温热分解反应的温度为300～800℃，高温热分解的时间为0.5～12h；获得前驱体II；