改性海泡石负载型镍基催化剂的制备及其催化性能研究

日期: 2024-06-01 07:06:12|浏览: 72|编号: 70879

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改性海泡石负载型镍基催化剂的制备及其催化性能研究

概括:

苯胺是一种非常重要的化工中间体原料,工业上一般采用硝基苯催化加氢生产苯胺,一般来说,催化加氢反应所用的催化剂主要是贵金属催化剂,但由于制备贵金属催化剂的成本较高,因此利用非贵金属催化剂替代贵金属催化剂成为研究的热点。非贵金属Ni具有来源丰富、价格低廉的特点,而Ni基催化剂具有较高的加氢活性,因此本项目采用Ni作为活性组分。海泡石作为一种新型的加氢催化剂载体材料,在活性和稳定性方面比传统的Ni基催化剂载体如SiO_2、MgO等表现出更好的催化效果,这主要得益于其错综复杂的孔道结构。本文采用酸改性海泡石(Msep)作为加氢催化剂载体,制备了负载量为20wt.%的Ni/Msep催化剂。 %和负载量为10wt. %的Ni/TiO_2-Na-Msep催化剂,分别考察了硝基苯气相加氢和液相加氢催化性能。本文采用沉淀法制备了20wt. %负载量的Ni/Msep催化剂,并用于硝基苯气相加氢制备苯胺的性能考察。首先考察了不同沉淀剂对催化剂加氢活性的影响,结果表明,与尿素和草酸两种沉淀剂相比,以碳酸钠为沉淀剂制备的催化剂具有最好的加氢催化活性。此外,考察了不同pH制备条件和不同Ni负载量对催化剂加氢活性的影响,结果表明,在pH 9.

0和20wt.%Ni负载量时催化剂的催化性能最好。最后对催化剂的反应条件进行了优化并进行了稳定性考察。结果表明:当反应温度为300℃、氢油比为5:1、停留时间为5.71s时获得了最佳反应效果,此时硝基苯转化率为98.75%、苯胺选择性为98.63%。在催化剂稳定性考察中发现,连续反应52h后,硝基苯转化率下降到67%左右,而苯胺选择性稳定在94%左右。催化剂再生后发现仍然具有良好的催化效果。通过TG、XRD、SEM、BET、H_2-TPR、FT-IR、TEM、ICP等分析表征,探究了催化剂结构与催化性能之间的“构效”关系。 将前文制备的催化剂用于硝基苯液相加氢,结果表明催化剂仍然具有较高的催化加氢活性,考虑到20wt. %的Ni负载量相对较高,因此本章的研究内容将Ni负载量降低至10wt. %。然而仅10wt. %的Ni负载量导致催化剂加氢活性很低,硝基苯转化率仅为59.41%,苯胺选择性仅为84.43%。因此本章用TiO_2对催化剂进行改性,由于Ti-Ni间的相互作用,仅在10wt. %的Ni负载量下,硝基苯转化率即可达到100%,苯胺选择性达到98%左右。 同时优化了反应条件,并通过TG、XRD、XPS、BET、H_2-TPR、FT-IR、TEM、ICP等对催化剂进行表征,探究Ti对催化剂催化性能的影响。研究表明,低价Ti物种不仅能够提高Ni的加氢能力,而且有利于Ni的还原,并对氢气有更好的吸附和解离能力。

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