纳米镍催化剂的制备和其催化性能研究.pdf

第18卷第4期 高校化学工程学报 No·4Vol-18 2004年8月 —_——————-____——_———————-——————————_———_—__—_____——-—————_——————————_————————————————————一。 文章编号：1003-9015(2004)04-0515-04 高活性纳米镍催化剂的制备及其催化性能研究 杜艳，陈洪龄，陈日志，徐南平 (南京工业大学化学化工学院，江苏省材料化学工程重点实验室，江苏南京210009) 摘要： 在液相化学还原法的基础上引入实验室自制的还原助剂M-l，制各了纳米镍粉催化剂。采用xRD，SEM， Mastersizer2000粒径分析仪、EDS等方法对其结构及性能进行了表征，并在对硝基苯酚催化加氢反应中考察了其催 化性能。结果表明，所得粉体为平均粒径57nm的纳米镍粉体；在同样的实验条件下，该催化剂的催化活性大约是 工业上通常使用的R锄evNi的16倍。还原助剂的引入导致催化剂晶粒的减小，从而提高了催化剂的催化活性。 关键词：纳米镍；液相还原法；对硝基苯酚：催化加氢 文献标识码：A 中图分类号：0643．36l：0643．38：TQ426．8l 1 引 言 硝基化合物加氢还原是化工生产中的一个重要化工单元反应【l】，现今工业生产中大多采用Raney Ni作为催化剂，其主要缺陷是反应选择性低，耐热性差，限制了生产能力和催化剂的寿命【2】。因此开 发高活性、低成本、低污染、新型的硝基化合物加氢催化剂有重要意义。 纳米镍粉由于其尺寸小、比表面积大、表面活性位多等特点已成为一种新型的高效催化剂，近年 来已引起催化界研究者的极大重视。左东华纠2，3】运用电弧等离子体法制备了纳米镍粉体，该催化剂在 硝基苯催化加氢反应中显示了优异的催化性能；还有采用硼氢化物还原法制备纳米级NiB非晶态合金 【4，5】，并将其用于硝基化合物催化加氢反应上的尝试。但这两种方法的成本高，难以实际应用。水合肼 还原法因投入小，易实现，故围绕该方法展开的工作较多，但大多数的研究仍集中在选用不同类型的 分散剂【61、保护剂【7，8】或成核剂【71来提高所得粉体的质量上，这些分散剂、保护剂或成核剂的添加无疑 又大大增加了生产成本，而在水溶液中直接制备高活性纳米镍催化剂的研究报道甚少。 本文在原有液相化学还原法(所得粉体记为Cv．Ni)的基础之上引入了实验室自制的还原助剂 控制反应条件得到平均粒径为57nm的纳米镍粉催化剂，含量大于99％。同时，还原助剂M．1的引入进 一步提高了纳米镍粉催化剂的催化活性，在对硝基苯酚加氢反应中显示了优异的催化性能。 2 实验部分 2．1催化剂制备 把配制好的氢氧化钠溶液、硫酸镍溶液、水合肼、还原助剂M．1按一定比例迅速混合开始反应， 整个反应过程温度控制在80℃，伴随着剧烈的搅拌。大约2min后，反应结束。用蒸馏水、乙醇洗涤 后，自然干燥得黑色粉末。 2．2催化剂表征 采用德国Bruker公司的D8 收稿日期一2003·09-24：修订日期z2004．04-19。 基金项目：囡家重点基础研究发展规划(P73)项目(2003cB615702)。 作者简介：杜艳(1978·)，女t山西运城人-南京工业大学博士生。 cn 通讯联系人：徐南平．E．mail：npxu@njut．edu 万方数据 516 壹垫些兰兰堡堂垫 !!竺±!星 一 2000， ASAP2010型自动吸附比表面仪上测定催化 Malvefn)对镍催化剂粉体粒径进行表征。在Micromeritics 剂的氮气吸附、脱附等温线，并由BET方程分析数据得催化剂的比表面积。 2．3催化性能评