一种安全性多孔镍催化剂

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种安全性高活性多孔镍催化剂及其合成方法。

背景技术

具有海绵状多孔结构的雷尼镍(Raney Ni)催化剂，由于其价格低廉、易得以及高活性而被广泛应用于加氢-脱氢、加氢脱卤、重排和异构化等反应，是化工生产中一种重要的催化剂。

制备雷尼镍的方法主要采用碱抽提的方法，将镍铝合金中的铝腐蚀掉，从而形成具有多孔结构的金属骨架，即为雷尼镍催化剂。然而由于雷尼镍在空气中极易自燃的特性，以及为了保持高活性，通常将制备的雷尼镍催化剂封存在水中。导致使用过程存在严重的安全隐患，在装填催化剂的过程中，应该避免接触空气。此外，有些反应对水非常敏感，少量水的存在会导致反应不进行或产生严重的不良影响，因此除水、置换过程变得非常困难，且存在较高的危险性。为了解决以上问题，于是开发出了对应的安全投料系统，例如专利CN208928106公开了一种密闭安全的雷尼镍除水投料系统；专利CN208436810公开了一种雷尼镍除水置换投料装置，均能提高溶剂置换效率，且完全密闭，阻止了与空气接触。然而需要增加一个外加设备，大大增加了成本，同时这类投料装置，只适用于反应釜，不适合于固定床。

虽然增加投料装置能解决雷尼镍使用过程中的问题，但是增加了成本，同时水封雷尼镍催化剂的运输成本也较高，因此制备一种空气中稳定安全的多孔镍催化剂具有非常重要的意义。

对于传统的雷尼镍催化剂，相关研究多集中于雷尼镍催化剂的改性，来调变性能，而未真正解决安全性的问题。例如专利CN104707626公开了一种雷尼镍催化剂及其制备方法，通过添加Fe、Cr、Mo、Pt中的一种或几种作为助剂，来调变催化剂的二硝基甲苯加氢性能，然而仍然需要水封。此外，其它一些制备多孔镍的方法也有报到，大多均未应用于催化领域，其催化性能不得而知，即使可以应用，但大多经过高温处理，其催化性能很难保持。例如专利CN105154882公开了一种多孔镍的制备方法，利用碱性刻蚀气体在高温下对镍源造孔，碱性气体为NH

基于以上安全方面及活性方面的问题，开发出一种安全的高活性的多孔镍催化剂来替代雷尼镍，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的上述问题，提供一种安全性高活性多孔镍催化剂及其合成方法，该催化剂制备工艺简单、成本低廉、使用安全，可作为釜式催化剂和固定床催化剂。

本发明的技术方案为：

一种安全性多孔镍催化剂，为具有多级孔结构的镍铝金属间化合物，所述镍铝金属间化合物中Ni/Al原子比为1:(3±0.5)。所述催化剂的比表面积为50-100m

上述安全性多孔镍催化剂的合成方法包括，以纯镍和纯铝为原料，制成含有Al和NiAl

其中，所述含有Al和NiAl

其中，所述选择性碱优选为碱金属族强碱，如NaOH、KOH中的一种或两种，浓度以氢氧根计为0.005M～0.1M，优选为0.005M～0.01M。

其中，所述含有Al和NiAl

其中，所述含有Al和NiAl

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

避免了液封运输成本高、使用不安全、原料浪费及催化剂效率不高等问题，同时制备过程简单，成本更加低廉，易于工业放大生产，催化剂易成型，既可做釜式催化剂，又可做固定床催化剂，催化剂性能优于工业雷尼镍催化剂，并且不需液封，能够在空气条件下使用。

附图说明

图1是本发明催化剂实物图。

图2是本发明催化剂XRD衍射图。

图3是本发明催化剂的孔径分布图及扫描电镜图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步详述。在下文中，如无特殊说明，所述方法均为本领域常规方法，所使用得试剂均可通过商业途径购买获得。

实施例1

以不同镍与铝原料比例(如表1中所示)，经过真空电弧熔炼后(300A电流)，形成复合金属锭，然后经过熔融和真空甩带(转速20m/s)，形成一定宽度和厚度的金属条带，最后经相剥离形成多孔镍催化剂。其中成型条带厚度为100微米，相剥离用碱为NaOH，浓度为0.01M，相剥离时间12h，经干燥后进行苯乙炔常温常压加氢性能评价(苯乙炔浓度为0.3M，乙醇为溶剂，反应2h)，相同条件下，工业液封雷尼镍催化剂，苯乙炔转化率为11.2％，苯乙烯选择性为90.1％。

表1

图1为本发明催化剂的实物图。由图可以看出本发明条带的成型效果好，柔性高，能够在空气中成型并保存使用。

实施例2

以Ni/Al原子比为1:9的原料熔炼复合金属，对100微米厚的金属条带进行相剥离，相剥离用碱为NaOH，浓度为0.01M，相剥离时间12h，经洗涤干燥后所得本发明多孔镍催化剂。该催化剂的比表面积为80m

图2为获得的本发明催化剂的XRD衍射图。由图可以看出，条带多孔化前Ni/Al原子比符合1：9，且以Al为主，多孔化后，Al相被剥离，留下镍铝金属间化合物，Ni/Al原子比基本为1：3，当Al相被过度剥离或者存在一些Al相杂质时，Ni/Al原子比将会有一些少量浮动。

实施例3

以Ni/Al原子比为1:9的原料熔炼复合金属，对不同厚度的金属条带进行相剥离，相剥离用碱为NaOH，浓度为0.01M，相剥离时间12h，经干燥后进行苯乙炔常温常压加氢性能评价(苯乙炔浓度为0.3M，乙醇为溶剂，反应2h)，测试结果如下表2。

表2

实施例4

以Ni/Al原子比为1:9的原料熔炼复合金属，甩带成型为100微米厚的金属条带，对其相剥离，经不同条件除铝相后，得到多孔镍催化剂，经干燥后进行苯乙炔常温常压加氢性能评价(苯乙炔浓度为0.3M，乙醇为溶剂，反应2h)，测试结果如下表3。

表3

实施例5

以Ni/Al原子比为1:9的原料熔炼复合金属，甩带成型为100微米厚的金属条带，对其相剥离，相剥离用碱为NaOH，浓度为0.01M，相剥离时间12h，经干燥后进行1,4-丁炔二醇常温常压加氢性能评价(1,4-丁炔二醇浓度为1wt％，水为溶剂，反应4h)，其转化率为45.2％，1,4-丁烯二醇选择性为90.8％，相同条件下，工业液封雷尼镍催化剂，1,4-丁炔二醇转化率为32.7％，1,4-丁烯二醇选择性为89.9％。

实施例6

以Ni/Al原子比为1:9的原料熔炼复合金属，甩带成型为100微米厚的金属条带，对其相剥离，相剥离用碱为NaOH，浓度为0.01M，相剥离时间12h，经干燥后进行加氢性能评价。

表4

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。