CN110575843A - 一种乙醇为溶剂制备金属负载型介孔催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种乙醇为溶剂制备金属负载型介孔催化剂的方法，从制备过程控制出发，通过研究金属物种与介孔无机材料表面的相互作用，选择合适的溶剂溶解金属物种，获得具有高金属物种分散度的金属负载型催化剂；这对提高金属负载型催化剂的催化性能及金属负载型催化剂的广泛应用具有重要意义；该发明中催化剂浸渍所用的溶剂为乙醇，对环境无污染，成本低，可应用于工业催化剂的生产过程。且金属负载型介孔催化剂的制备过程简单，可操作型强。
Description
技术领域
本发明涉及金属负载型催化剂制备领域，尤其涉及催化剂中金属物种分散度调控的一种乙醇为溶剂制备金属负载型介孔催化剂的方法。
背景技术
金属负载型催化剂在催化领域应用广泛，特别是非贵金属负载型分子筛催化剂，由于其具有较高的经济性、稳定性及均匀的孔结构，越来越受到重视。金属物种在载体表面的分布直接影响催化剂的催化性能。金属负载型催化剂在催化反应中的应用，载体对催化剂的催化性能有非常重要的影响，如影响产物分布、收率及催化剂的积炭行为等。因此，如何有效调控载体表面金属物种的分散度，成为研究的热点。
与微孔催化剂相比，催化剂中介孔的存在有利于反应物和中间体克服扩散限制使其容易在金属活性位点上吸附、活化，从而提高催化活性。介孔分子筛能够容纳分子尺寸大的反应物，是一种理想的催化剂载体。以介孔无机材料为载体的金属负载型催化剂在生物基酚类化合物加氢脱氧反应中显示了更高的催化活性。浸渍法是将载体放入进含有活性物质的液体或气体中使之逐渐吸附于载体表面，经干燥、焙烧、活化得到所需的催化剂，浸渍法操作简单，活性组分利用率高、适合大规模生产。
但目前存在的以浸渍法制备负载型介孔催化剂方法，主要采用以水为溶剂溶解需要负载的金属物种，然后通过浸渍法制备并获得负载型介孔催化剂。在该过程中，水的引入可导致介孔无机材料孔结构的变化，近而影响金属物种与载体之间的相互作用，并最终影响反应结果。如何寻找一种合适的溶剂，使金属物种在载体上的分散度提高的同时介孔无机材料的结构维持不变，这是一个急需解决的难题。
发明内容
针对现有技术存在的难题，本发明一种乙醇为溶剂制备金属负载型介孔催化剂的方法，从制备过程控制出发，通过研究Ni物种与介孔分子筛表面的相互作用，选择合适的溶剂溶解金属物种，获得具有高金属物种分散度的金属负载型催化剂；这对提高金属负载型催化剂的催化性能及金属负载型催化剂的广泛应用具有重要意义。
一种乙醇为溶剂制备金属负载型介孔催化剂方法，具体实验步骤如下：
第一步，称取3 g介孔无机材料放入圆底坩埚中；
第二步，将一定量的六水合硝酸镍放入容量为25 mL的玻璃烧杯内，然后用移液枪移入与介孔无机材料所具有的孔体积相当体积的无水乙醇，用玻璃棒搅拌至硝酸镍完全溶解，然后用封口膜封住烧杯口，防止乙醇挥发。
第三步，将第二步得到的硝酸镍-乙醇溶液用5 mL的一次性移液管慢慢均匀滴加入第一步的介孔无机材料中，滴加完后，用玻璃棒搅拌混合物至呈现均匀的颜色。然后，取封口膜将上述圆底坩埚封口，放置室温静置12 h，然后将该圆底坩埚放入80 ºC烘箱，烘干12 h。得到的样品研磨后，均匀放入方形坩埚中。
第四步，将该方形坩埚放置于马弗炉中，在空气气氛下，以10 ℃/min 的升温速率从室温升至550°C，并在该温度焙烧2h；冷却至室温后，即可制得所需的金属镍基负载型介孔催化剂。
所述介孔无机材料包括具有Si/Al比范围为10-360的Al-SBA-15和Al-MCM-41；金属硝酸镍的加入量，可根据Ni物种在催化剂中的比重进行调整，Ni物种在催化剂中的比重范围限定为8%-30%。
本发明中催化剂浸渍所用的溶剂为乙醇，对环境无污染，成本低，可应用于工业催化剂的生产过程。且金属负载型介孔催化剂的制备过程简单，可操作型强。与传统金属负载型介孔材料催化剂相比，该方法极大的提高了金属物种在介孔材料上的分散度，这对提高金属负载型催化剂的催化性能及金属负载型催化剂的广泛应用具有重要意义。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：一种Ni/Al-SBA-15催化剂制备
第一步，称取3 g Si/Al为10的Al-SBA-15放入圆底坩埚中；
第二步，称取2.889 g的Ni(NO3)2·6H2O放入容量为25 mL的玻璃烧杯内，然后用移液枪移取12.37 mL的无水乙醇放入改玻璃烧杯中，用玻璃棒搅拌至硝酸镍完全溶解，然后用封口膜封住烧杯口，防止乙醇挥发。
第三步，将第二步得到的硝酸镍-乙醇溶液用5 mL的一次性移液管以1滴/秒的速度，慢慢均匀滴加入第一步的Al-SBA-15介孔材料中，滴加完后，用玻璃棒搅拌混合物至呈现均匀的颜色。然后，取封口膜将上述圆底坩埚分口，放置室温静置12 h，然后将该圆底坩埚放入80 ºC烘箱，烘干12 h。得到的样品研磨后，均匀放入方形坩埚中。
第四步，将该方形坩埚放置于马弗炉中，在空气气氛下，以10 ℃/min 的升温速率从室温升至550 ºC，并在该温度焙烧2 h。待冷却至室温取出，即可得所需的镍基金属负载型Ni/Al-SBA-15催化剂。
实施例2：一种Ni/Al-SBA-15催化剂制备
第一步，称取3 g Si/Al为10的Al-SBA-15放入圆底坩埚中；
第二步，将一定量的Ni(NO3)2·6H2O放入容量为25 mL的玻璃烧杯内，然后用移液枪移入12.37 mL的水，用玻璃棒搅拌至硝酸镍完全溶解，然后用封口膜封住烧杯口，防止水挥发。
第三步，将第二步得到的硝酸镍-水溶液用5 mL的一次性移液管慢慢均匀滴加入第一步的Al-SBA-15介孔无机材料中，滴加完后，用玻璃棒搅拌混合物至呈现均匀的颜色。然后，取封口膜将上述圆底坩埚封口，放置室温静置12 h，然后将该圆底坩埚放入80 ºC烘箱，烘干12 h。得到的样品研磨后，均匀放入方形坩埚中。
第四步，将该方形坩埚放置于马弗炉中，在空气气氛下，以10 ℃/min 的升温速率从室温升至550°C，并在该温度焙烧2h。待冷却至室温取出，即可得水相条件下浸渍获得的镍基金属负载型Ni/Al-SBA-15催化剂。
对比实施例1结果与实施例2结果，金属物种镍的分散度从实施例2中的12.5 %提高到了实施例1中的72.8 %。金属镍物种的颗粒尺寸从实施例2中的17.66 nm降低到了实施例1中的3.02 nm.乙醇作溶剂进行镍基介孔催化剂的制备，能够显著提高金属物种在介孔无机材料上的分散度，具有重要的意义。
Claims (2)
1.一种乙醇为溶剂制备金属负载型介孔催化剂方法，其特征在于：具体实验步骤如下：
第一步，称取3 g介孔无机材料放入圆底坩埚中；
第二步，将一定量的六水合硝酸镍放入容量为25 mL的玻璃烧杯内，然后用移液枪移入与介孔无机材料所具有的孔体积相当体积的无水乙醇，用玻璃棒搅拌至硝酸镍完全溶解，然后用封口膜封住烧杯口，防止乙醇挥发；
第三步，将第二步得到的硝酸镍-乙醇溶液用5 mL的一次性移液管慢慢均匀滴加入第一步的介孔无机材料中，滴加完后，用玻璃棒搅拌混合物至呈现均匀的颜色；然后，取封口膜将上述圆底坩埚封口，放置室温静置12 h，然后将该圆底坩埚放入80 ºC烘箱，烘干12 h，得到的样品研磨后，均匀放入方形坩埚中；
第四步，将该方形坩埚放置于马弗炉中，在空气气氛下，以10 ℃/min 的升温速率从室温升至550°C，并在该温度焙烧2h；冷却至室温后，即可制得金属镍基负载型介孔催化剂。
2.根据权利要求1所述一种乙醇为溶剂制备金属负载型介孔催化剂方法，其特征在于：所述介孔无机材料包括具有Si/Al摩尔比范围为10-360的Al-SBA-15和Al-MCM-41；硝酸镍的加入量，可根据Ni物种在催化剂中的比重进行调整，Ni物种在催化剂中的比重范围限定为8%-30%。
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