Beta沸石包覆金属Ni催化剂的合成及其催化性能研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qianxiaojiong
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小粒径的金属Ni催化剂具有优异的催化活性,但其在高温下易发生烧结失活。本论文为得到高稳定、小尺寸的金属Ni纳米粒子,以Beta沸石为载体,采用水热合成法将Ni引入到沸石微孔中,并考察P元素引入后对金属Ni催化性能的影响。首先,考察了在Beta沸石水热晶化过程中引入金属Ni前驱体合成催化剂的规律,对晶化程序、再晶化时间、镍源、金属含量等进行优化。实验发现,在Beta沸石100°C预晶化24 h后加入硝酸镍或氯化镍,140°C再晶化36 h可以成功合成Beta沸石包覆的金属Ni催化剂(Ni@Beta)。其次,通过Ni@Beta和传统浸渍法合成的Beta沸石负载金属Ni催化剂(Ni/Beta)的性能对比,发现:Ni@Beta中Ni物种高度分散于沸石微孔内部,与Beta沸石骨架具有强相互作用,氢气还原处理不能使Ni2+完全还原,Ni以Niδ+(0<δ<1)的形式存在。硼氢化钠水解反应结果表明,Ni@Beta的活化能比Ni/Beta的活化能低~12 k J/mol,具有更优异的水解制氢能力。糠醛加氢结果进一步表明,Ni@Beta具有更高的加氢活性;丙烯聚合反应结果显示Ni@Beta比Ni/Beta具有更高的活性,与H-Beta沸石相比具有更高的低聚产物选择性。最后,对制备的Ni@Beta和Ni/Beta进行了P改性研究。结果表明,P改性后Ni@Beta出现了介孔结构,样品的酸强度增加。XPS和CO-IR表征结果表明,P会Ni发生相互作用,电子从Ni转移到邻近的P,Ni的外层电子密度降低,Ni原子价态升高。糠醛加氢反应中,P改性后样品的糠醛转化率增高,但加氢产物选择性降低,酸催化产物选择性升高。丙烯聚合反应中,P改性后样品的丙烯转化率降低80%左右,且低聚产物的选择性下降。总之,论文通过原位水热法合成了小尺寸的金属Ni催化剂并对其进行了P改性,通过XRD、SEM、NH3-TPD、CO-IR等表征其物化性质,通过硼氢化钠水解反应、糠醛加氢反应和丙烯聚合反应评价发现原位合成的金属Ni催化剂具有优异的加氢活性和独特的选择性。论文所开发的金属催化剂合成方法在开发加氢-脱氢反应催化材料和催化剂方面具有广阔的应用前景。
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