镍催化剂的合成及其在催化加氢中的应用-PPT资料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
镍催化剂的合成及其 在催化加氢中的应用研究
报告人：黄永升
二零一一年十一月八日
主要内容
镍催化剂分类 镍催化剂组成与制备 镍催化剂性质及优缺点 镍催化剂在加氢中的应用
镍催化剂
镍催化剂分类
镍纳米簇 负载型镍
骨架镍
兰尼镍非晶态镍合金源自镍催化剂组成与制备负载镍组成：
活性组分： Ni
负
载
载体： Al2O3、SiO2、MgO 、ZrO2、CeO2等氧化物
镍催化剂组成与制备
浸 溶
高 催化剂
残留Al较高、活性差
温
85℃-95℃为宜
度
低
活性氢减少
浸溶结束时，催化剂呈淤浆状，几乎全是金属镍，而Al 以NaAlO2的形式存在于溶液中，然后对NaAlO2和过量NaOH 用水多次洗涤至PH=7.5-8.5。经洗涤、沥滤后的镍可保存在 水或醇液层下以避免损失，也可加硬化油或胺类作保护剂，
或加热真空干燥制成干性催化剂。
镍催化剂性质及优缺点
兰尼镍 负载镍
性质
优点
缺点
多孔结构、活泼 金属原子（Ni、 Co、Fe、Cu等） 的分散度高、
比表面积大、活 性高、容易自燃
价格便宜，催化 活性高、被广泛 用于有机合成和 工业生产的氢化
反应中
价格较低、加氢
良好的催化活性、 性能好、选择性
稳定性及抗积碳 高、工艺简单、
催化剂Ni2-1/TiO2和兰尼镍在对氯基苯加氢反应中表现出很 高的催化加氢活性与选择性 ,而催化剂Ni2-2/TiO2在同样条件下 虽然选择性很高，但催化加氢选择性比较低。
参考文献：孙开莲, 李伟,张明慧,陶克毅,王全义,边俊民，负载型纳米Ni催化剂用于对 氯硝基苯选择加氢，100123555(2019)0520390205。
制备中，固 溶体包括Al3Ni2、 Al3Ni和Al的混合 物，熔融温度在 700℃有利于Al3Ni 生成，在800℃熔 融则有利于Al3Ni2 生成，而镍质量 百分含量在30%到 50%为最适用镍铝 合金。
参考文献：荣泽明，《骤冷骨架Ni和纳米Pt_C催化芳环和硝基加氢的研究》，2019。
镍催化剂组成与制备
镍
助剂： Fe、Cu、Co、Ti、Mo、V、Mn等
镍催化剂组成与制备
负载镍制备： 氧化铝制备和催化剂制备
氧化铝载体制备工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
镍基催化剂干混法生产工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
兰尼镍组成：
用Ni、Co、Fe及Cu与Al或Si熔融，然后用碱除去 Al和Si就制得了这些金属的活泼态催化剂，即兰尼镍型 催化剂，又称为骨架型催化剂。
Ni-Al合金的浸溶，最常用的是用碱浓度为20-40%的苛性 钠水溶液将合金中无活性组分Al浸溶除去，NaOH使用量可 由合金中Al含量计算，其反应式为：
2Al+2NaOH+2H2O
NaAlO2+3H2↑
碱的实际使用量为理论计算值的1.4倍，只有在过量碱 液中，才能消除Al(OH)3白色沉淀的生成。
镍催化剂在加氢中的应用
参考文献：常慧，王萍，夏蓉晖，曹强，王禾，徐泽辉，镍基催化剂的制备及其催化加氢性 能，中国石 化上海石 化股份有限公司化工研究所，201940
参考文献
1、彭宗芳著《雷尼镍催化剂的性质及作用》，2019 2、夏少武 , 刘红天 , 赵纯洁.雷尼镍活性本质的探讨,青岛科技大学应用化学系, 1008-1143 (2019) 3、邓存 ,谢鸿芳 ,黄炎琳 ,童 迅. 负载型镍催化剂催化性能研究, 宁德师范高等专科学校化学 系,643.32 4、姜玄珍 ,刘金香 ,杨立新. 负载型镍催化剂的热分析研究, 中国科学院大连化学物理研究 所,1989 5、江志东 , 陈瑞芳 ,王金渠. 雷尼镍催化剂, 大连理工大学化工学院，大连11601 6、周 凯. 新型镍催化剂在苯加氢中的应用研究, 常州刘国钧高等职业技术学校 ,江苏 常州 213004 7、Mostafa Feyzi, Ali Akbar Mirzaei∗ , Hamid Reza Bozorgzadeh. Effects of preparation and operation conditions on precipitated iron nickel catalysts for Fischer-Tropsch synthesis, Department of Chemistry, Faculty of Sciences, University of Sistan & Baluchestan, P. O. Box 98135-674 8、KAORU FUJIMOTO*, KEIICHI TOMISHIGE, OSAMU YAMAZAKI, YANGGUANG CHEN, and XIAO-HONG Li. DEVELOPMENT OF CATALYSTS FOR NATURAL GAS REFORMING: NICKEL-MAGNESIA SOLID SOLUTION CATALYST, Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, 259-271 (2019)
性能
精细化工领域中
得到广泛应用
存在高能耗、碱洗 废液无法利用而污 染环境、铝资源浪 费、使用中存在易 燃、操作条件严格
仅限于在悬浮床加 氢反应器中使用 , 催化剂与产物分离 困难, 生产成本高。
镍催化剂在加氢中的应用
1、不饱和化合物、芳香族化合物和杂环化合物的加氢： 其加氢条件取决于双键位置及其双键相连碳原子上取代基的活 性。
二元合金：Ni-Al（最常用）、Ni-Si
雷
尼 镍
三元合金：Ni-Co-Si
合
金
四元合金：Ni-M1-M2-50%Al（M1、M2采
用过渡金属Ti、Mo、V、Mn作助催化剂）
镍催化剂组成与制备
兰尼镍制备：熔融、沥滤
镍
高温熔融
固溶体
缓慢冷却 粉碎
（镍铝合金） 铝
浸
NaOH溶液
溶
成品
粉碎
金属镍
镍催化剂组成与制备
2、杂环化合物的加氢：含氧杂环、含氮杂环化合物、酮 式-羟基吡咯、吲哚及咔唑中的吡咯环；各种吡咯羧酸酯；羟基 吡咯及其衍生物。
3、羰基、羧基、含硫、含卤化合物的加氢：酮、醛、醣、 环状酮、羧酸衍生物、羧酸酯。
4、碳-氮键加氢：腈、酰胺、肟。
5、碳-氧、碳-碳、氮-氮键的加氢
镍催化剂在加氢中的应用
催化加氢实例：镍催化剂对对氯硝基苯的加氢
报告人：黄永升
二零一一年十一月八日
主要内容
镍催化剂分类 镍催化剂组成与制备 镍催化剂性质及优缺点 镍催化剂在加氢中的应用
镍催化剂
镍催化剂分类
镍纳米簇 负载型镍
骨架镍
兰尼镍非晶态镍合金源自镍催化剂组成与制备负载镍组成：
活性组分： Ni
负
载
载体： Al2O3、SiO2、MgO 、ZrO2、CeO2等氧化物
镍催化剂组成与制备
浸 溶
高 催化剂
残留Al较高、活性差
温
85℃-95℃为宜
度
低
活性氢减少
浸溶结束时，催化剂呈淤浆状，几乎全是金属镍，而Al 以NaAlO2的形式存在于溶液中，然后对NaAlO2和过量NaOH 用水多次洗涤至PH=7.5-8.5。经洗涤、沥滤后的镍可保存在 水或醇液层下以避免损失，也可加硬化油或胺类作保护剂，
或加热真空干燥制成干性催化剂。
镍催化剂性质及优缺点
兰尼镍 负载镍
性质
优点
缺点
多孔结构、活泼 金属原子（Ni、 Co、Fe、Cu等） 的分散度高、
比表面积大、活 性高、容易自燃
价格便宜，催化 活性高、被广泛 用于有机合成和 工业生产的氢化
反应中
价格较低、加氢
良好的催化活性、 性能好、选择性
稳定性及抗积碳 高、工艺简单、
催化剂Ni2-1/TiO2和兰尼镍在对氯基苯加氢反应中表现出很 高的催化加氢活性与选择性 ,而催化剂Ni2-2/TiO2在同样条件下 虽然选择性很高，但催化加氢选择性比较低。
参考文献：孙开莲, 李伟,张明慧,陶克毅,王全义,边俊民，负载型纳米Ni催化剂用于对 氯硝基苯选择加氢，100123555(2019)0520390205。
制备中，固 溶体包括Al3Ni2、 Al3Ni和Al的混合 物，熔融温度在 700℃有利于Al3Ni 生成，在800℃熔 融则有利于Al3Ni2 生成，而镍质量 百分含量在30%到 50%为最适用镍铝 合金。
参考文献：荣泽明，《骤冷骨架Ni和纳米Pt_C催化芳环和硝基加氢的研究》，2019。
镍催化剂组成与制备
镍
助剂： Fe、Cu、Co、Ti、Mo、V、Mn等
镍催化剂组成与制备
负载镍制备： 氧化铝制备和催化剂制备
氧化铝载体制备工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
镍基催化剂干混法生产工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
兰尼镍组成：
用Ni、Co、Fe及Cu与Al或Si熔融，然后用碱除去 Al和Si就制得了这些金属的活泼态催化剂，即兰尼镍型 催化剂，又称为骨架型催化剂。
Ni-Al合金的浸溶，最常用的是用碱浓度为20-40%的苛性 钠水溶液将合金中无活性组分Al浸溶除去，NaOH使用量可 由合金中Al含量计算，其反应式为：
2Al+2NaOH+2H2O
NaAlO2+3H2↑
碱的实际使用量为理论计算值的1.4倍，只有在过量碱 液中，才能消除Al(OH)3白色沉淀的生成。
镍催化剂在加氢中的应用
参考文献：常慧，王萍，夏蓉晖，曹强，王禾，徐泽辉，镍基催化剂的制备及其催化加氢性 能，中国石 化上海石 化股份有限公司化工研究所，201940
参考文献
1、彭宗芳著《雷尼镍催化剂的性质及作用》，2019 2、夏少武 , 刘红天 , 赵纯洁.雷尼镍活性本质的探讨,青岛科技大学应用化学系, 1008-1143 (2019) 3、邓存 ,谢鸿芳 ,黄炎琳 ,童 迅. 负载型镍催化剂催化性能研究, 宁德师范高等专科学校化学 系,643.32 4、姜玄珍 ,刘金香 ,杨立新. 负载型镍催化剂的热分析研究, 中国科学院大连化学物理研究 所,1989 5、江志东 , 陈瑞芳 ,王金渠. 雷尼镍催化剂, 大连理工大学化工学院，大连11601 6、周 凯. 新型镍催化剂在苯加氢中的应用研究, 常州刘国钧高等职业技术学校 ,江苏 常州 213004 7、Mostafa Feyzi, Ali Akbar Mirzaei∗ , Hamid Reza Bozorgzadeh. Effects of preparation and operation conditions on precipitated iron nickel catalysts for Fischer-Tropsch synthesis, Department of Chemistry, Faculty of Sciences, University of Sistan & Baluchestan, P. O. Box 98135-674 8、KAORU FUJIMOTO*, KEIICHI TOMISHIGE, OSAMU YAMAZAKI, YANGGUANG CHEN, and XIAO-HONG Li. DEVELOPMENT OF CATALYSTS FOR NATURAL GAS REFORMING: NICKEL-MAGNESIA SOLID SOLUTION CATALYST, Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, 259-271 (2019)
性能
精细化工领域中
得到广泛应用
存在高能耗、碱洗 废液无法利用而污 染环境、铝资源浪 费、使用中存在易 燃、操作条件严格
仅限于在悬浮床加 氢反应器中使用 , 催化剂与产物分离 困难, 生产成本高。
镍催化剂在加氢中的应用
1、不饱和化合物、芳香族化合物和杂环化合物的加氢： 其加氢条件取决于双键位置及其双键相连碳原子上取代基的活 性。
二元合金：Ni-Al（最常用）、Ni-Si
雷
尼 镍
三元合金：Ni-Co-Si
合
金
四元合金：Ni-M1-M2-50%Al（M1、M2采
用过渡金属Ti、Mo、V、Mn作助催化剂）
镍催化剂组成与制备
兰尼镍制备：熔融、沥滤
镍
高温熔融
固溶体
缓慢冷却 粉碎
（镍铝合金） 铝
浸
NaOH溶液
溶
成品
粉碎
金属镍
镍催化剂组成与制备
2、杂环化合物的加氢：含氧杂环、含氮杂环化合物、酮 式-羟基吡咯、吲哚及咔唑中的吡咯环；各种吡咯羧酸酯；羟基 吡咯及其衍生物。
3、羰基、羧基、含硫、含卤化合物的加氢：酮、醛、醣、 环状酮、羧酸衍生物、羧酸酯。
4、碳-氮键加氢：腈、酰胺、肟。
5、碳-氧、碳-碳、氮-氮键的加氢
镍催化剂在加氢中的应用
催化加氢实例：镍催化剂对对氯硝基苯的加氢