[发明专利]一种具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂及其制备方法与应用，将吡啶‑2,3‑二羧酸与镍离子形成镍阴离子插入水滑石层板间，再通过焙烧‑还原制备得到具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂。本发明催化剂制备方法简单，对环境友好，所得具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂中活性组分Ni在催化剂中的分散性好，所得催化剂活性高、选择性强，可用于不饱和化合物选择性加氢的反应，在催化领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纳米催化材料及其制备方法，具体地说是涉及一种具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

作为非贵金属催化剂，镍基催化剂是国内外当前研究的热点之一。非负载型镍基催化剂主要包括经典的Raney Ni催化剂，该催化剂具有制备成本低，活性高，比表面积大等优点但对环境有很大污染，此外还有Ni-X-B/P非晶态合金催化剂和一些Ni-Y双金属合金催化剂等。将镍纳米粒子负载在现有载体上，制备出的负载型催化剂在使用过程中容易发生团聚、烧结等问题，从而影响催化剂的稳定性。

水滑石（LDH），又可称之为层状双金属氢氧化物，是一类天然存在的层状粘土，具有低毒性或无毒性，良好的生物相容性和高阴离子溶胀能力。这些特性使LDH成为制药领域，化妆品，催化剂甚至医学领域的有趣材料。然而，原始LDHs的粒径存在一些缺点，比如粒径较大等因素，限制了在催化应用中。因此，需寻求一种方法来提高原始LDHs的催化性能。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂，以解决现有技术中镍基水滑石纳米催化剂材料的结晶度低、粒径较大、活性和稳定性待提高的问题。

本发明的目的之二是提供一种具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂的制备方法，该方法操作简便，环境友好，催化效果好。

本发明的目的之三是提供前述具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂在不饱和化合物选择性加氢反应中的应用。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂，活性金属Ni位于载体镁铝层状双金属氢氧化物层间，所述催化剂是采用下述方法制备的：以镁铝层状双金属复合氧化物Mg₃-Al₁-LDO为载体，通过有机配体吡啶-2,3二羧酸（PDA）与镍离子结合成镍阴离子，使镍进入镁铝层状双金属氢氧化物层间，再通过煅烧还原得到了水滑石镍基纳米催化剂Ni/Mg₃Al₁O-PDA。

在所述还原性气氛下进行还原，优选地，所述还原性气氛为氢气。

活性金属Ni的负载量为10~20 wt%，优选15.6wt%。

该具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂可用于不饱和化合物选择性加氢反应，所述不饱和化合物包括二苯乙炔、二苯酮、肉桂酸、苯甲酸、苯甲酸乙酯或苯腈等，优选二苯乙炔的选择性加氢反应。

本发明的目的之二是这样实现的：

一种具有插层结构的水滑石镍基纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（a）将无机镍源、有机配体吡啶-2,3二羧酸（PDA）、镁铝层状双金属复合氧化物Mg_3-Al₁-LDO溶于溶剂中，反应，分离产物，经洗涤、干燥得到前驱体Mg₃Al₁-PDA-Ni-LDH；

（b）将所述前驱体Mg₃Al₁-PDA-Ni-LDH煅烧，得到混合金属氧化物NiO/Mg₃Al₁O-PDA；