[发明专利]埃洛石负载的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种埃洛石负载的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用。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1nm。本发明所提供的催化剂活性优异，可与贵金属催化剂相媲美。在邻苯二甲酸酯加氢生成环己烷二甲酸酯反应中，邻苯二甲酸二辛酯的转化率为99％，1,2‑环己烷二甲酸二辛酯的选择性也为99％；又因为催化剂具有磁性，每次反应后，通过外部磁场简单的磁分离、清洗，可以在后续反应中套用。催化剂可以连续使用9次，催化性能保持不变，具有优异的循环套用性能，稳定性好。本发明制备方法简单，成本低，重复性好，且可循环套用多次，具有广泛的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及催化材料领域，具体地说是一种埃洛石负载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、高效稳定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。

镍基催化剂作为贵金属催化剂的低成本替代品，在催化加氢生产各种中间体方面受到了特别关注。然而，由于常规方法的固有缺陷，镍的分散性差以及与载体的弱相互作用导致镍纳米颗粒的聚集和烧结，从而限制了其进一步的实际应用。因此，在镍基催化剂的制备中，提高活性和稳定性仍然是一项具有挑战性的任务。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种埃洛石负载的镍基纳米催化剂，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一种埃洛石负载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，稳定性好的镍基纳米催化剂。

本发明的目的之三是提供前述埃洛石负载的镍基纳米催化剂在加氢反应中的应用。

本发明是的目的之一是这样实现的：

一种埃洛石负载的镍基纳米催化剂，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1nm；活性组分Ni具体是镍纳米颗粒，镍纳米颗粒分布在埃洛石的管内以及管外；在埃洛石的管外还分布有氧化镁；在埃洛石的表面还存在由氟离子蚀刻的孔(或孔洞)。

所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂中，活性组分Ni的含量为25～30wt％。

所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂的比表面积200m²/g。

所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂的孔体积0.5cm³/g。

所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂中活性组分Ni的金属分散度0.5％。

所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂中活性组分Ni的金属比表面积1.6m²/g。

所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂是采用如下方法制备得到的：

(a)将埃洛石在N-甲基吡咯烷酮中超声分散，得到分散均匀的埃洛石溶液；