[发明专利]一种镍硅催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镍硅催化剂及其制备方法和应用。以矿物盐硅酸盐为前驱体制备页状硅酸镍催化剂，所得催化剂是由硅氧四面体和镍氧八面体组成的具有三明治结构2：1型的层状结构的页状硅酸镍催化剂，在两层SiO₂中间夹一层Ni，催化剂用元素符号简写为Ni‑PS催化剂。本发明通过蒸氨法制备具有三明治结构的矿物盐页状硅酸镍，并作为催化顺酐加氢制备丁二酸酐镍基催化剂的前驱体，通过其层状结构的限域作用，可以在前驱体有效调控活性金属的分散及稳定，进而提高其催化活性，克服了现有技术传统浸渍法制备催化剂金属活性位稳定性差、易聚集长大，催化活性低的问题。

技术领域

本发明涉及一种镍硅催化剂及其制备方法和应用，具体为一种用于低温下催化顺酐加氢制备丁二酸酐的镍硅催化剂及其制备方法。属于化工催化剂技术领域。

背景技术

丁二酸酐，又名琥珀酸酐，分子式为C₄H₄O₃，是一种重要的有机合成中间体和精细化工原料，广泛应用于聚酯、涂料、塑料、医药、农业、食品、表面活性剂、染料等工业领域，国内年需求量逐年增加，但国内生产聚酯级丁二酸酐产能缺口较大，对外依存度较高。

目前，生产丁二酸酐的方法主要有丁二酸脱水法和顺酐加氢法等。丁二酸脱水法是丁二酸在乙酰氯、乙酸酐、三氯氧磷、五氧化二磷等催化下，经加热（沸点为235 ℃ ）脱水即可得到丁二酸酐。然而该方法存在反应条件苛刻、生产成本高、产品收率低（85%-94%）的缺点，此外生产过程中丁二酸酐易碳化，存在操作过程不易控制等问题。目前主要集中于顺酐加氢法，顺酐加氢法又分为熔融法和溶剂溶解催化法（多相催化加氢法），熔融法不需要加入溶剂，避免使用溶剂而造成产品不易提纯和环境污染等后果，但熔融法的催化剂体系筛选以及反应条件的控制都是加氢反应的技术难点。多相催化法主要是将顺酐溶解在溶剂中进行催化加氢。该方法具有工艺简单、操作方便可控、运行成本低以及产品纯度高的优点，是目前工业领域普遍采用的丁二酸酐生产工艺。顺酐分子具有一个C=C以及两个C=O官能团，在一定催化条件下，C=C和C=O都可以发生加氢反应，但只有C=C加氢即可生成目标产物丁二酸酐，若C=C和C=O都发生加氢反应即可得到丁二酸酐深度加氢产物γ-丁内酯（GBL）或四氢呋喃，进而降低目标产物丁二酸酐的选择性。因此，要实现顺酐高选择性加氢制备丁二酸酐的关键是高稳定、高选择性催化剂的设计，将反应控制在C=C双键加氢阶段。目前，顺酐加氢制备丁二酸酐的加氢催化剂体系主要有贵金属、铜基和镍基类催化剂。