[发明专利]镍的纳米线网络颗粒催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍的纳米线网络颗粒催化剂的制备方法，属于镍金属催化剂制备技术领域。

背景技术

随着世界经济的发展，稀有金属矿产资源日益稀缺，如铑、钌、铂、钯等。由于价格低廉且对众多反应有非常好的催化作用，镍金属催化剂越来越受到人们的重视。能够以镍金属作为催化剂的反应有很多，主要包括天然气部分氧化制合成气的反应，天然气重整制合成气的反应，甲醇、乙醇水蒸汽重整反应，一氧化碳和氢气合成甲醛、甲醇等F-T合成反应，甲醇氧化反应，以及多种聚合反应。

现有的镍催化剂主要有颗粒型、负载型和整体型。文献(Applied Catalysis A：General，2004，272：157)报道了使用负载型镍催化剂，如Ni/Al₂O₃和Ni/TiO₂，催化天然气部分氧化制合成气的反应结果。使用固定床反应器时，在高空速下负载型镍催化剂表现出很高的活性，但是极易失活，主要原因是积碳覆盖了载体上的催化剂活性中心。文献(Journal of Catalysis，1994，146：1)报道了使用镍涂层的整体型催化剂催化天然气部分氧化制合成气的反应结果。镍涂层的整体型催化剂具有与铑整体型催化剂相当的活性和选择性，但很快失活，主要原因是活性组分的烧结或流失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍的纳米线网络颗粒催化剂的制备方法。该方法所制得的镍的纳米线网络颗粒催化剂孔隙率高、比表面积大，活性、稳定性好。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案加以实现：一种镍的纳米线网络颗粒催化剂的制备方法，其特征在于包括以下过程：

1.以三维立方体结构、网络孔孔径为3～7nm的分子筛KIT-6为模板，将模板放入容器中，再将硝酸镍饱和溶液缓慢加入盛有该分子筛模板的容器，溶液的滴加量达到被分子筛模板完全吸收，搅拌均匀后，在20～100℃下加热分子筛KIT-6模板，使水分完全蒸发；

2.重复步骤1的过程，直至分子筛模板的网络孔被硝酸镍填满；

3.将网络孔填满硝酸镍的分子筛KIT-6模板加入马弗炉中，以1～20℃/分钟的速率从20～30℃升温至400～900℃，在空气中煅烧3～12小时。冷却至20～30℃后，将得到的颗粒状物质置于流速为20～100ml/分钟的氢气流中，用外加热炉以1～5℃/分钟的速率升温至500～900℃，并保持0.5～20小时。然后降至20～30℃，在流速为20～100ml/分钟的氧气流的保护下，保持0.5～20小时。再用浓度为0.1～10mol/L的氢氧化钠溶液或浓度为0.1～10mol/L氨水溶液在20～90℃下溶解分子筛KIT-6模板，水洗、在40～120℃下干燥后得到粒径为50～500μm的镍的纳米线网络颗粒催化剂。

本发明的优点在于：该方法所制得的镍的纳米线网络颗粒催化剂孔隙率在90～99％、比表面积达到9～12m²/克，活性、稳定性好，不易失活，易于工业化，应用广泛，可以用于催化天然气部分氧化制合成气的反应，也可以用于催化天然气重整制合成气的反应，甲醇、乙醇水蒸汽重整反应，一氧化碳和氢气合成甲醛、甲醇等F-T合成反应，甲醇氧化反应，以及多种聚合反应。

具体实施方式

例1：

将4.0克的P123(聚环氧乙烯-聚环氧丙烯-聚环氧乙烯三嵌段高分子表面活性剂)溶解在144克的蒸馏水中，加入7.9克浓度为35％(质量)的盐酸。在35℃、转速为700转/分钟的条件下搅拌0.5小时后，立刻加入4.0克正丁醇。继续搅拌1.0小时后，立刻加入8.6克正硅酸乙酯。此溶液在35℃、转速为1400转/分钟的条件下搅拌24小时。然后，将该溶液放置在一个密闭的聚丙烯容器中，在100℃下静置24小时，得到白色沉淀物，不需洗涤，直接热过滤，得到的滤饼。在100℃空气中干燥24小时，用体积比为2∶1的乙醇/盐酸混合溶液洗涤得到白色颗粒。自然干燥后将其放入马弗炉中，以10℃/分钟的速率从20℃升温至550℃，在空气中煅烧6小时，从而得到三维立方体结构、网络孔孔径为5.15nm的KIT-6分子筛10.7克。