[发明专利]一种碳纳米管负载四元非晶态镍基催化剂的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种碳纳米管负载四元非晶态镍基催化剂的制备方法及应用。本发明利用化学还原法制备多金属掺杂的多壁碳纳米管负载四元非晶态镍基催化剂，即MgO‑Cu‑Ni‑X/MWCNT，X=B或P。Cu的引入能有效降低Ni前驱体的还原能，促进金属Ni纳米粒子在碳纳米管表面的分散，同时Cu与Ni之间的金属协同作用，促使更多Ni0+形成。Mg的引入，为催化剂表面提供大量的碱性位点，同时NiO‑MgO共溶体的形成有利于抑制反应物过度加氢，避免形成过多副产物。载体多壁碳纳米管的独特介孔结构，以及与活性组分之间强的相互作用，大大提升了催化剂的加氢活性，将其用于己二腈加氢反应，能够获得较高的转化率和产物总选择性。

主权项

一种碳纳米管负载四元非晶态镍基催化剂的制备方法，该催化剂记为MgO‑Cu‑Ni‑X/MWCNT，X=B或P，其特征在于，包括如下步骤：（1）先将多壁碳纳米管置于圆底烧瓶中，按5‑10 mL/g的液固比，加入去离子水，在30‑40℃下超声搅拌1‑2小时；再在搅拌条件下向其加入质量比为20‑25:1‑1.5:1‑5的Ni(NO3)2.6H2O、Cu(NO3)2.3H2O和Mg(NO3)2.6H2O的混合溶液，继续在30‑40℃下超声处理2‑6小时，然后升温至75‑95℃下恒温蒸发多余水分，使液固比保持在5‑10 mL/g，再将圆底烧瓶转移至30‑50℃的恒温水浴锅，搅拌条件下恒温陈化10‑24小时，陈化后得到类似膏状的物质，对其进行干燥，研磨，过筛；（2）将步骤（1）所得粉末状固体置于石英舟中，在氮气保护下，升温至250‑550℃焙烧4‑8小时；（3）将步骤（2）所得催化剂前驱体粉末置于圆底烧瓶中，再置于0‑5℃的冰浴锅中，依次加入无水乙醇及水合肼，控制水合肼与Ni2+的物质的量之比为1‑3.5:1，即n(NH2NH2.H2O)/n(Ni2+)=1‑3.5:1，再加入NaOH溶液进行搅拌，控制NaOH与Ni2+的物质的量之比为1‑2:1；（4）在步骤（3）所得混合液中滴加KBH4、NaBH4、NaH2PO2中的一种或两种混合得到的溶液，控制n(X)/n(Ni2+)=2.5‑6，X= KBH4、NaBH4、NaH2PO2的一种或两种，滴加过程中有大量气体冒出，前驱体固体逐渐变黑，待无气体冒出时，再搅拌陈化1‑2小时，陈化后的黑色粉末以去离子水洗涤至中性，再以无水乙醇洗涤，去除水分，过滤，将黑色粉末置于无水乙醇中保存；（5）将步骤（4）所得黑色粉末催化剂置于石英舟中，在氮气保护下，升温至350‑650℃焙烧1‑3小时，得到碳纳米管负载四元非晶态镍基催化剂，即MgO‑Cu‑Ni‑X/MWCNT，X=B或P。