CN115532265B - 埃洛石负载的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

埃洛石负载的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用
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***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;
(b)在分散均匀的埃洛石溶液中加入镍的无机盐、镁的无机盐、沉淀剂和氟化铵,于100~200℃下进行回流反应,经固液分离、洗涤、干燥、空气气氛下焙烧后得到催化剂前驱体;
(c)将所得催化剂前驱体在氢气气氛下还原,即得埃洛石负载的镍基纳米催化剂。还原后在埃洛石管体上形成了镍单质,因此使得整个催化剂具有磁性。
步骤(a)中,所述埃洛石与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:75~125,优选1:100;将埃洛石在N-甲基吡咯烷酮中超声分散0.5~2h,优选1h。
步骤(b)中,所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾或尿素等,优选尿素;埃洛石与镍的无机盐、镁的无机盐、尿素、氟化铵的质量比为1:0.2~3:0.1~2:1~6:0.1~2,优选1:2.8~3:1.2~1.3:4.7~4.9:0.9~1.0,更优选1:2.91:1.25:4.8:0.96。
步骤(b)中,所述镍的无机盐为本领域技术人员常见的无机盐,优选镍的硝酸盐;所述镁的无机盐为本领域技术人员常见的无机盐,优选镁的硝酸盐。
步骤(b)中,以1~10℃/min升温速率升温至300~700℃,焙烧1~10h。
步骤(c)中,还原温度为350~600℃,优选450℃;还原时间为1~3h,优选2h。
本发明是的目的之二是这样实现的:
前述埃洛石负载的镍基纳米催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(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;
(b)在分散均匀的埃洛石溶液中加入镍的无机盐、镁的无机盐、沉淀剂和氟化铵,于100~200℃下进行回流反应,经固液分离、洗涤、干燥、空气气氛下焙烧后得到催化剂前驱体;
(c)将所得催化剂前驱体在氢气气氛下还原,即得埃洛石负载的镍基纳米催化剂。
步骤(a)中,所述埃洛石与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:0.5~2,优选1:1;将埃洛石在N-甲基吡咯烷酮中超声分散0.5~2h,优选1h。
具体地,步骤(a)中,采用质量比为1:1的埃洛石与N-甲基吡咯烷酮于烧杯中,超声分散1h得到分散均匀的埃洛石溶液。
步骤(b)中,所述沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾或尿素,优选尿素;埃洛石与镍的无机盐、镁的无机盐、尿素、氟化铵的质量比为1:0.2~3:0.1~2:1~6:0.1~2,优选1:2.8~3:1.2~1.3:4.7~4.9:0.9~1.0,更优选1:2.91:1.25:4.8:0.96。
步骤(b)中,所述镍的无机盐为本领域技术人员常见的无机盐,优选镍的硝酸盐;所述镁的无机盐为本领域技术人员常见的无机盐,优选镁的硝酸盐。
步骤(b)中,以1~10℃/min升温速率升温至300~700℃,焙烧1~10h。
步骤(c)中,还原温度为350~600℃,优选450℃;还原时间为1~3h,优选2h。
本发明是的目的之三是这样实现的:
前述埃洛石负载的镍基纳米催化剂在加氢反应,特别是在邻苯二甲酸酯加氢生成环己烷二甲酸酯反应中的应用。
在邻苯二甲酸酯加氢生成环己烷二甲酸酯反应中,反应底物可为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMT)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等化合物中的任意一种,所用的溶剂可选自甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、叔丁醇、乙酸乙酯、1,4-二氧六环等中的任意一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
优选地,镍基纳米催化剂在邻苯二甲酸酯加氢生成环己烷二甲酸酯反应中,以NiMg/0.96F-HNT为催化剂,将正己烷、催化剂和DOP依次加入至高压反应釜中,加氢压至5MPa,在400r/min搅拌条件下423K反应4h,得到1,2-环己烷二甲酸二辛酯(DEHHP)。
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。
本发明利用埃洛石独特的长管状结构有效地将镍纳米粒子限制在其管内,提高了催化剂的稳定性,同时氟离子可以对埃洛石表面进行造孔,增大镍纳米粒子与底物和H2的接触从而提高活性。再加入氧化镁促进剂,在镍与氧化镁的界面形成了新的活性中心,进而提高了催化剂的氢吸附能力,进一步提高活性;而且,氧化镁的加入,使镍更为分散,提高了分散性,改善了一般镍基纳米催化剂活性组分镍纳米颗粒分布不均匀、粒径大、易团聚和流失的问题。
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。
附图说明
图1是实施例1所制备的催化剂前驱体1(曲线b)及对比例1所制备的催化剂前驱体1(曲线a)的XRD谱图。
图2是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT(曲线b)及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT(曲线a)的XRD谱图。
图3是实施例1所制备催化剂NiMg/0.96F-HNT的N2吸附-脱附曲线。
图4是实施例1所制备催化剂NiMg/0.96F-HNT的孔径分布图。
图5是对比例1所制备催化剂NiMg/0F-HNT的N2吸附-脱附曲线。
图6是对比例1所制备催化剂NiMg/0F-HNT的孔径分布图。
图7是实施例1所制备催化剂NiMg/0.96F-HNT的SEM图。
图8是对比例1所制备催化剂NiMg/0F-HNT的SEM图。
图9是实施例1所制备催化剂NiMg/0.96F-HNT的TEM图。
图10是对比例1所制备催化剂NiMg/0F-HNT的TEM图。
图11是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT的Mapping图。
图12是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT(曲线b)及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT(曲线a)的H2-TPR图。
图13是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT(曲线b)及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT(曲线a)的H2-TPD图。
图14是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例2所制备的催化剂Ni/0.96F-HNT的XRD谱图。
图15是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT的XPS谱图。
图16是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例2所制备的催化剂Ni/0.96F-HNT的H2-TPD图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述,下述实施例仅作为说明,并不以任何方式限制本发明的保护范围。
在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法,实施例中所用试剂均为分析纯或化学纯,且均可市购或通过本领域普通技术人员熟知的方法制备。下述实施例均实现了本发明的目的。
实施例1
通过在100mL(即100g)NMP(N-甲基吡咯烷酮)中超声处理一小时埃洛石(HNT)(1.00g)获得溶液A。然后将Ni(NO3)2·6H2O(2.91g)、Mg(NO3)2·6H2O(1.25g)、CH4N2O(4.80g)和NH4F(0.96g)的混合物溶解在100mL去离子水中,得到溶液B。之后,将溶液A和溶液B混合并在100℃下加热回流5小时。将沉淀用去离子水洗涤,冷冻干燥,在空气中500℃煅烧2h,得到催化剂前驱体1。之后在H2气氛中450℃还原2.5h,得到催化剂NiMg/0.96F-HNT。
对比例1
通过在100mL NMP中超声处理一小时HNT(1.00g)获得溶液A。然后将Ni(NO3)2·6H2O(2.91g)、Mg(NO3)2·6H2O(1.25g)、CH4N2O(4.80g)的混合物溶解在100mL去离子水中,得到溶液B。然后,将溶液A和溶液B混合并在100℃下加热回流5小时。将沉淀用去离子水洗涤,冷冻干燥,在空气中500℃煅烧2h,得到催化剂前驱体1。之后在H2气氛中450℃还原2.5h,得到催化剂NiMg/0F-HNT。
对比例2
通过在100mL NMP中超声处理一小时HNT(1.00g)获得溶液A。然后将Ni(NO3)2·6H2O(2.91g)、CH4N2O(4.80g)和NH4F(0.96g)的混合物溶解在100mL去离子水中,得到溶液B。然后,将溶液A和溶液B混合并在100℃下加热回流5小时。将沉淀用去离子水洗涤,冷冻干燥,在空气中500℃煅烧2h,H2气氛中450℃还原2.5h,得到催化剂Ni/0.96F-HNT。
对实施例1所制备的催化剂前驱体1及对比例1所制备的催化剂前驱体1进行广角XRD衍射表征,其XRD谱图如图1所示。从图中可以看出,随着氟离子添加量的逐渐增多,位于12.1°的衍射峰强度逐渐减弱,这表明氟离子的添加有利于中孔的形成。
对实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT进行广角XRD衍射表征,如图2所示。从图中可以看出,在2θ=44.5°附近出现了一个微弱的Ni特征峰,这是由于Ni粒子在载体表面高度分散,并且部分Ni粒子进入埃洛石管中。其余衍射峰均为埃洛石的特征峰。值得注意的是,添加氟化铵后,单质镍的衍射峰越来越矮而宽,说明添加氟离子有利于镍纳米粒子的分散。此外,根据Scherrer方程计算了催化剂中单质Ni的金属粒径,如表1所示。添加氟离子后制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT中元素镍的粒径最小。
利用化学吸附仪和氮吸附-脱附对实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT进行主要物理化学性质的测试,结果如表1和图3~6所示。
表1 不同催化剂的物理化学性质
根据表1的测试结果,NiMg/0.96F-HNT比表面积、孔体积和氢吸附量(232.6m2g-1、0.69cm3g-1和1.61m3g-1)均高于NiMg/0F-HNT(39.7m2g-1、0.14cm3g-1和0.48m3g-1)催化剂,说明氟离子对埃洛石表面的二氧化硅进行刻蚀从而形成孔洞。催化剂NiMg/0.96F-HNT的金属比表面积和金属分散度也明显高于NiMg/0F-HNT,说明NiMg/0.96F-HNT催化剂活性位点多,活性位点更分散,氢吸附量高,催化剂活性更高。
从图3~6可以看出,两种催化剂中存在Ⅲ型吸附曲线说明催化剂中均存在大孔结构,符合埃洛石的天然结构。
图7~8是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT的SEM图。从图中可以看出,这两种催化剂基本保留了埃洛石的长直管结构,添加氟离子后,长直管结构周围出现碎屑,这证明了氟离子对埃洛石管状结构进行蚀刻产生孔,导致管内的镍溢出到管外或是埃洛石掉落的管结构。
图9~10是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT的TEM图。从图中可以看出,当不添加氟离子时,催化剂NiMg/0F-HNT完全保留埃洛石长直管结构,Ni颗粒均匀分布在埃洛石管内和管外,且埃洛石表面没有孔洞,但添加氟离子后,埃洛石出现孔洞,这证实了氟离子成功对埃洛石造孔。
图11是实施例1所制备催化剂NiMg/0.96F-HNT的Mapping图。从图中可以看出,元素铝和硅是埃洛石的组成元素,证实长直管为埃洛石。元素镁大部分分布于埃洛石管外,但元素镍在埃洛石管内管外都有分布。这说明了在埃洛石管内原位生长镍纳米粒子有效限制Ni纳米粒子的团聚长大,同时与载体产生较强的相互作用,抑制活性组分的流失与团聚,提高催化剂的活性和稳定性。
图12是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT的H2-TPR图。如图中所示,主要有两种还原峰,320-465℃的峰表明催化剂表面只有少量的游离NiO,而480-590℃的峰表明催化剂中的Ni大部分是由载体有强相互作用的NiO还原得到的。添加氟化铵时,催化剂金属与载体的相互作用更强,催化剂的稳定性更好。这证明了NiMg/0.96F-HNT催化剂中载体与活性组分之间存在较强的相互作用力,从一定程度上抑制Ni粒子在反应过程中的团聚和流失,可以提高催化剂的稳定性。
图13是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例1所制备的催化剂NiMg/0F-HNT的H2-TPD图。从图中可以看出,两种催化剂的曲线均显示了介于50-200℃和300-650℃的两个主峰,这说明这两个催化剂都存在两种形式的加氢活性中心。其中,较低温度范围的脱附峰归因于吸附在高度分散的Ni纳米粒子上的氢,较高温度范围的脱附峰归因于吸附于分散度差的Ni纳米粒子上的氢,不同温度范围的脱附峰面积代表该种加氢活性位点的数量。添加氟离子后,催化剂NiMg/0.96F-HNT不仅在较低温度范围的脱附峰较大,且总峰面积明显大于NiMg/0F-HNT催化剂。说明NiMg/0.96F-HNT的Ni纳米粒子粒径最小,且分散性最好,导致氢吸附能力强于催化剂NiMg/0F-HNT,说明添加氟化铵对埃洛石表面刻蚀后有效提高了氢的化学吸附能力,提高催化剂的活性。
对实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例2所制备的催化剂Ni/0.96F-HNT进行广角XRD衍射表征,如图14所示。从图中可以看出,两种催化剂还原后都存在镍元素的衍射峰,说明两个催化剂中的活性组分都是镍单质,其中NiMg/0.96F-HNT催化剂中在44.5°处的Ni的特征峰较低,这说明添加镁对Ni分散有促进作用。
实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT的XPS谱图如图15所示,该催化剂Mg2p光谱左右对称,表明镁只以氧化镁的形式存在,在XRD图谱中观察不到氧化镁特征峰的原因可能是由于氧化镁过于分散。
图16是实施例1所制备的催化剂NiMg/0.96F-HNT及对比例2所制备的催化剂Ni/0.96F-HNT的H2-TPD图。从图中可以看出,催化剂NiMg/0.96F-HNT存在两种形式的加氢活性中心,Ni/0.96F-HNT存在一种形式的加氢活性中心。其中,较低温度范围的脱附峰归因于吸附在高度分散的Ni纳米粒子上的氢,较高温度范围的脱附峰归因于吸附于分散度差的Ni纳米粒子上的氢,不同温度范围的脱附峰面积代表该种加氢活性位点的数量。催化剂NiMg/0.96F-HNT不仅在较低温度范围的脱附峰较大,且总峰面积明显大于催化剂Ni/0.96F-HNT。说明NiMg/0.96F-HNT的Ni纳米粒子粒径最小,且分散性最好,导致氢吸附能力强于催化剂Ni/0.96F-HNT,这表明氧化镁能有利于Ni的分散并提高催化剂的氢吸附能力,从而提高催化剂活性。
实施例2
分别采用实施例1及对比例1~2制备的催化剂进行DOP的加氢反应。
DOP的加氢反应在配备有机械搅拌和电加热***的不锈钢反应釜中进行。具体操作步骤如下:将3.0mL邻苯二甲酸二辛酯、0.05g催化剂、60mL正己烷依次加入到100mL的反应釜中,然后充入三次氢气将反应釜中的空气置换出来,之后用氢气加压到2.0MPa或5.0MPa,并将温度设置为150℃,在400rpm搅拌的条件下反应4h。在反应结束并降到室温之后,将其分离,所得到的产物用配备有氢火焰离子检测器的Agilent 7820A气相色谱仪分析,通过Agilent 5975C GC-MS鉴定其结构,结果见表2。
表2 不同催化剂的催化性能对比
其中,
a:反应条件:3.0mL DOP,0.05g催化剂,60mL正己烷,150℃,2.0MPa H2,400rpm,4h;
b:反应条件:3.0mLDOP,0.05g催化剂,60mL正己烷,150℃,5.0MPaH2,400rpm,4h。
实施例3
以DOP催化加氢为DEHHP反应来研究催化剂NiMg/0.96F-HNT的循环套用性能。
将3.0mL邻苯二甲酸二辛酯、0.05g催化剂、60mL正己烷依次加入到100mL的反应釜中,然后充入三次氢气将反应釜中的空气置换出来,之后用氢气加压到5.0MPa,并将温度设置为150℃,在400rpm搅拌的条件下反应4h。催化剂在每次反应完成后,通过外部磁场(磁铁)简单的磁分离回收,用正己烷清洗后,即可在随后的DOP加氢反应中套用。结果表明:NiMg/0.96F-HNT催化剂可以连续使用9次,DOP的转化率保持在99%以上,DEHHP的选择性都保持在99%,证明其具有优异的循环套用的性能。

Claims (10)

1.一种埃洛石负载的镍基纳米催化剂,其特征是,在埃洛石的管内以及管外分布有镍纳米颗粒,在埃洛石的管外还分布有氧化镁,埃洛石的表面还存在由氟离子蚀刻的孔洞;
该埃洛石负载的镍基纳米催化剂的制备方法如下:
a、使埃洛石在N-甲基吡咯烷酮中超声分散,得到分散均匀的埃洛石溶液;
b、在分散均匀的埃洛石溶液中加入镍的无机盐、镁的无机盐、沉淀剂和氟化铵,于100~200℃下进行回流反应,经固液分离、洗涤、干燥、空气气氛下焙烧得到催化剂前驱体;
c、将所得催化剂前驱体在氢气气氛下还原,即得埃洛石负载的镍基纳米催化剂。
2.根据权利要求1所述的埃洛石负载的镍基纳米催化剂,其特征是,所述镍纳米颗粒的粒径小于1 nm。
3.根据权利要求1所述的埃洛石负载的镍基纳米催化剂,其特征是,所述镍纳米颗粒的含量为25~30wt%。
4.一种权利要求1所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂的制备方法,其特征是,包括如下步骤:
a、使埃洛石在N-甲基吡咯烷酮中超声分散,得到分散均匀的埃洛石溶液;
b、在分散均匀的埃洛石溶液中加入镍的无机盐、镁的无机盐、沉淀剂和氟化铵,于100~200℃下进行回流反应,经固液分离、洗涤、干燥、空气气氛下焙烧得到催化剂前驱体;
c、将所得催化剂前驱体在氢气气氛下还原,即得埃洛石负载的镍基纳米催化剂。
5.根据权利要求4所述的埃洛石负载的镍基纳米催化剂的制备方法,其特征是,步骤a中,埃洛石与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:75~125,超声分散时间为0.5~2h。
6.根据权利要求4所述的埃洛石负载的镍基纳米催化剂的制备方法,其特征是,步骤b中,埃洛石与镍的无机盐、镁的无机盐、沉淀剂、氟化铵的质量比为1:0.2~3:0.1~2:1~6:0.1~2。
7.根据权利要求4所述的埃洛石负载的镍基纳米催化剂的制备方法,其特征是,步骤b中,焙烧工艺具体为:以1~10℃/min升温速率升温至300~700℃,焙烧1~10h。
8.根据权利要求4所述的埃洛石负载的镍基纳米催化剂的制备方法,其特征是,步骤c中,还原温度为350~600℃,还原时间为1~3h。
9.权利要求1所述埃洛石负载的镍基纳米催化剂在加氢反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征是,所述加氢反应是邻苯二甲酸酯加氢生成环己烷二甲酸酯的反应。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1097285A (en) * 1966-06-15 1968-01-03 Mobil Oil Corp Catalyst composition
GB2090766A (en) * 1981-01-12 1982-07-21 Chevron Res Porous hydroprocessing catalyst containing halloysite
CN103224704A (zh) * 2013-04-22 2013-07-31 常州纳欧新材料科技有限公司 一种聚苯胺/聚吡咯二元复合纳米管的制备方法
CN108355662A (zh) * 2018-01-17 2018-08-03 上海大学 镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法
CN108816238A (zh) * 2018-05-21 2018-11-16 北京石油化工学院 一种镍基co加氢反应催化剂及其制备方法与应用
CN110078617A (zh) * 2019-05-14 2019-08-02 常州大学 一种以邻苯二甲酸酯催化加氢制备环己烷二甲酸酯的方法
CN114700064A (zh) * 2022-03-30 2022-07-05 昆明理工大学 一种酸碱双功能金属/埃洛石杂化材料的制备方法与应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1097285A (en) * 1966-06-15 1968-01-03 Mobil Oil Corp Catalyst composition
GB2090766A (en) * 1981-01-12 1982-07-21 Chevron Res Porous hydroprocessing catalyst containing halloysite
CN103224704A (zh) * 2013-04-22 2013-07-31 常州纳欧新材料科技有限公司 一种聚苯胺/聚吡咯二元复合纳米管的制备方法
CN108355662A (zh) * 2018-01-17 2018-08-03 上海大学 镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法
CN108816238A (zh) * 2018-05-21 2018-11-16 北京石油化工学院 一种镍基co加氢反应催化剂及其制备方法与应用
CN110078617A (zh) * 2019-05-14 2019-08-02 常州大学 一种以邻苯二甲酸酯催化加氢制备环己烷二甲酸酯的方法
CN114700064A (zh) * 2022-03-30 2022-07-05 昆明理工大学 一种酸碱双功能金属/埃洛石杂化材料的制备方法与应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Ni-Mg/Al2O3催化剂上催化裂化轻汽油的选择性加氢";金谊 等;《化学与粘合》;摘要、第292页第1.2节催化剂的制备部分、第292页右栏最后1段至第293页左栏第1段 *
"羟基硅酸盐纳米管的制备及其功能化改性进展";肖春妹 等;《化工新型材料》;第48卷(第12期);摘要、第13页左栏第1段至右栏第1段、第15页第3.1节酸选择性刻蚀部分 *

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