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在柴油或汽油精制中芳环催化加氢处理对降低芳烃含量很重要。在金属催化剂研究中,常用甲苯加氢反应作为探针反应,考察催化剂的加氢活性。很多催化反应使用贵金属(如铂、钯等),它们的活性很高,但价格昂贵。制备高活性而价格低廉的镍催化剂来代替贵金属催化剂具有重要的现实意义。另外,高活性镍催化剂催化加氢也可能成为代替直接加热焚烧或催化焚烧处理酚类有机废物的一种方法。文献报道的大多数镍催化剂的镍含量较低(<20%),然而,工业中常使用高载量(>50%)的镍催化剂。因此,本文使用共沉淀法制备了高载量的Ni/MgO、Ni/MgAlO、Ni/Al2O3、Ni/SiAlO和Ni/CeO2等催化剂,使用BET-BJH、 XRD、 TPR、H2-O2滴定和微量吸附量热等技术表征催化剂的物理化学性质,以甲苯和苯酚加氢反应为探针反应,研究它们的催化活性及其与结构、还原度、分散度和表面酸碱性的关系。另外,还考察了NiP/Al2O3催化剂上蒎烯加氢和模型石脑油加氢异构反应活性。取得的主要结果如下: (1)通过共沉淀法制备了Ni/Al2O3、Ni/MgAlO和Ni/MgO催化剂(金属镍含量为60 wt%),实验发现,这些催化剂都具有较高的分散度、且都表现出很高的催化甲苯和苯酚加氢反应的活性,活性顺序为Ni/Al2O3> Ni/MgO> Ni/MgO,与表面酸性顺序一致。虽然Ni/MgAlO比Ni/Al2O3具有更高的活性镍表面积,但是,在甲苯和苯酚的加氢反应中,Ni/Al2O3的活性显著高于Ni/MgAlO,这表明表面酸性对甲苯和苯酚的芳环加氢反应活性有着重要的影响。 (2)镍含量和干燥过程对共沉淀法制备的高载量Ni/Al2O3催化剂的表面积、孔结构及金属镍的还原度和分散度影响很大。经过正丁醇处理的80%Ni/Al2O3-B催化剂具有较高的表面积,而担载镍的还原度和分散度也显著提高,使得催化剂具有很高的活性金属镍表面积(90 m2/g-催化剂),该催化剂对甲苯有较强的吸附作用,在甲苯和苯酚的芳环加氢反应中表现出了很高的催化活性。 (3)随着SiO2/Al2O3质量比(0-7)的增加,Ni/SiAlO催化剂(金属镍含量为60wt%)的比表面积和活性金属表面积都先增加后下降。Ni/SiAlO(1/1)催化剂具有最高的活性金属表面积,为82 m2/g-catalyst,相应镍粒径3.2 nm。然而,在甲苯和苯酚加氢反应中,催化剂催化活性顺序并没有与活性表面金属镍中心数一致,高催化活性可能取决于催化剂表面酸性和活性金属镍表面积的平衡。在这些催化剂中,Ni/SiAlO(1/7)具有最高的催化活性,因为它具有较高的活性金属镍表面积和较强的表面酸性。 (4)共沉淀法制备的60%-80%Ni/CeO2催化剂中活性金属镍表面积为30-40m2/g-catalyst,金属镍粒径为8-13 nm。随着担载量的增加,催化剂表面活性金属镍中心数和酸性下降,催化甲苯和苯酚加氢转化率降低。镍含量相同时,正丁醇处理对Ni/CeO2催化剂的物理化学性质几乎无影响。所以,它们在甲苯和苯酚加氢反应中表现出相近的催化活性。 (5)308和423 K下在流动的10%PH3/H2混合气中磷化处理Ni/Al2O3(金属镍含量为60 wt%),分别制备了NiP(308)/Al2O3和NiP(423)/Al2O3催化剂。Ni/Al2O3、NiP(308)/Al2O3和NiP(423)/Al2O3催化剂催化蒎烯加氢反应活性顺序跟催化剂表面活性中心对H2和C2H4吸附能力强弱一致。硫化的这些催化剂上1-己烯加氢异构反应活性相差不大,而加氢脱硫活性顺序为Ni/Al2O3<<NiP(308)/Al2O3≈NiP(423)/Al2O3。