[发明专利]以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于介孔二氧化硅基复合材料领域，涉及一种以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

介孔材料具有较高比表面积、结构排列规整有序、孔径大小均一、孔道表面可进行物理吸附或化学修饰等显著优点。自1992年Kresge首次运用纳米结构自组装技术合成出介孔SiO₂（MCM-41）以来，介孔材料的制备、性能及应用一直是国内外的研究热点，其在催化、吸附、分离、传感器件、纳米材料合成、生物大分子固载和药物缓释等领域中所显示的优越特性，引起了国际物理学、化学及材料学界的广泛关注。介孔分子筛SBA-15比表面大，均一的孔道直径分布，孔径可调变，壁厚且水热稳定性很高，所以SBA-15在催化、分离、生物及纳米材料等领域有广泛的应用前景。从原子水平上看，目前广泛研究的硅基介孔材料的骨架主要是由无定形SiO₂组成，缺乏活性中心，在催化方面的应用受到极大限制。因此，通过一些合成策略在介孔材料的孔壁或孔道中引入特定催化活性中心（如：一些过渡金属和稀有元素等），即对介孔材料进行化学改性，旨在提高其催化性能。大部分研究中只在介孔材料上负载一种金属，例如：Mihai等以醋酸锌为前躯体，将ZnO引入到SBA-15分子筛的孔道中，得到高含量（ZnO含量38%）的ZnO-SBA-15催化剂，其在染料的光催化降解中表现出优异的活性（G.D.Mihai et al.Journal of Materials Science 2010,45:5786-5794）。然而，对于有些反应，这些单组份金属的介孔材料所表现的催化活性一般都不容乐观。例如，Nichele等把镍负载到SBA-15分子筛中，得到Ni/SBA-15催化剂，由于镍粒子的聚集，该催化剂在甘油的水蒸气重整反应中表现出较差的稳定性和催化活性（V.Nichele et al.Applied Catalysis B:Environment 2012,111:225-232）。因此，有必要添加第二活性组分以提高催化性能。Wu等在SBA-15负载的Rh催化剂中引入了CeO₂作为第二组分，合成了具有规则有序结构的Rh/Ce-SBA-15催化剂，此催化剂在乙醇的水蒸气重整制氢反应中具有较高的催化活性和稳定性（X.S.Wu et al.Catalysis Today 2009,148,251-259）。

在引入金属离子的合成过程中，通常采用浸渍法、一步合成法、接枝法和离子交换法等。其中浸渍法因其操作简单、负载量易于控制而成为对介孔材料进行化学改性最有效途径之一。浸渍法是用过渡金属/稀有元素的无机盐或有机盐为前驱体，通过等体积浸渍法或过量浸渍法将过渡金属组装于介孔分子筛孔道中，然后经干燥、焙烧等处理，得到含过渡金属/稀有元素的介孔分子筛催化剂。当需要把二种金属同时负载到介孔材料时，一般都采用将其中的一种金属在介孔分子筛骨架形成过程中一并引入，即：将一种金属嵌入到分子筛中，然后再把第二种金属负载到已含有一种金属的分子筛中，但是这样会使嵌入分子筛中的第一种金属在过滤洗涤等操作过程中有损失，不能保证既定负载量的金属有效地嵌入分子筛中。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂的简便制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）采用水热法制备SBA-15介孔分子筛。

（2）以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂的制备：将硝酸镍和稀土金属的硝酸盐用水溶解，加入SBA-15介孔分子筛，浸渍，在烘箱中干燥，所得固体粉末再焙烧得到以SBA-15为载体的镍基双金属催化剂。