[发明专利]水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种水滑石‑蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用，该催化剂通过在蒙脱土的表面及层板间原位生长水滑石，经焙烧、还原后制得，所得催化剂中镍纳米颗粒粒径小且均一，分散均匀。本发明制备方法简单，成本低，环境友好，重复性好，所得催化剂呈粉末状，用于邻苯二甲酸二辛酯不饱和化合物的加氢反应时，活性高，选择性强，稳定性好，具有广泛的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种催化材料，具体地说是涉及一种水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

邻苯二甲酸酯类化合物是一种可以大幅提高塑料制品的柔韧性和耐久性的增塑剂；邻苯二甲酸酯类化合物的使用量巨大，仅2014年一年的使用量达到840万吨，占全球使用量的70%。但邻苯二甲酸酯也是破坏内分泌系统导致癌症，肥胖和生殖问题的主要化学物质之一，因此，研究者们致力开发新型环保、友好的增塑剂。邻苯二甲酸酯的氢化产物环己烷二羧酸酯化合物即是一种环境友好的增塑剂，与邻苯类增塑剂相比，其增塑性能相似或更优，并且可在自然环境中降解，因此，许多国家已批准可将其用于玩具、医疗器械和食品包装等塑料行业。

由于邻苯二甲酸酯具有苄基环结构并与两个吸电子基团-羧基相连接，环上的氢化反应很难发生，因此，如何采用邻苯二甲酸酯制备得到环己烷二羧酸酯化合物是需要解决的关键问题。现有邻苯二甲酸酯的氢化催化剂需要以贵金属为主催化活性组分，成本高，限制了其在实际生产中的应用。因此，设计并制备价格低廉、高效的新型催化剂用于邻苯二甲酸酯的催化加氢制备环己二甲酸酯在工业生产上具有重大意义。

镍基催化剂由于其良好的催化活性和较低的成本在加氢、脱氢和蒸汽重整领域受到广泛关注，被认为是最有可能替代贵金属催化剂的加氢催化剂。现有的镍基催化剂多为负载型催化剂，水滑石（LDH）是其中的一种常用载体，但LDH本身热稳定性较差，容易团聚，导致其直接用于催化反应时，反应温度较低，限制了其使用范围。同时，活性组分镍纳米颗粒在制备和反应过程中极易团聚长大，导致催化剂活性差，使用寿命短，限制了其在实际生产中的应用。因此，如何在多相催化中提高镍基纳米催化剂的活性、稳定性是具有挑战性的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂，以解决现有镍基负载型催化剂受载体限制，活性组分镍颗粒易团聚，活性差，使用寿命短的问题。

本发明的目的之二是提供前述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂的制备方法，以制得活性组分镍颗粒粒径小、分散均匀，活性高，选择性强，稳定性好的镍基催化剂。

本发明的目的之三是提供前述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂在加氢反应中的应用。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂，该催化剂具有磁性，在所述催化剂中分散有活性组分Ni，活性组分Ni的粒径为1~10nm。

所述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂中，活性组分Ni的含量为10~20wt%。

所述活性组分Ni分散于所述催化剂的表面及层板间。

所述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂的比表面积200m²/g。

所述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂的孔体积0.1cm³/g。

所述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂中活性组分Ni的金属分散度0.2%。

所述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂中活性组分Ni的金属比表面积1.4 m²/g。

所述水滑石-蒙脱土复合材料衍生的镍基纳米催化剂是采用如下方法制备得到的：