MOF负载镍催化硝基苯加氢
镍基催化剂价格低廉，是工业上应用广泛的一类加氢催化剂。硝基苯加氢反应在工业生产中具有非常重要地位，其产物苯胺作为一种重要的工业原料和有机中间体广泛应用于医药、农药、染料、橡胶等产品中。金属有机骨架材料(metal-organic frameworks，MOFs)作为一种新型多孔材料，具有比表面积大、孔隙率高、孔道尺寸易调节等特性。这些特点使MOFs在制备负载型金属纳米颗粒催化剂方面，具有独特的性能和优势。MOFs负载贵金属催化剂目前已有大量研究报道，但负载廉价金属镍的催化剂的研究报道却并不多。 本论文分别选取MIL-53(Al)、MIL-96(Al)和MIL-120(Al)作为载体，采用浸渍法制备了Ni/MIL-n(n=53，96，120)系列催化剂，并用于硝基苯加氢反应。对比研究了该系列催化剂与传统Ni/γ-Al2O3材料在硝基苯加氢反应中催化性能的差异。结果表明:以MIL-53(Al)为载体制备的催化剂，MOF骨架保持完整，镍纳米颗粒与载体间相互作用力适中;镍颗粒平均粒径为6.2 nm，且在载体表面高度分散;Ni/γ-Al2O3催化剂中镍纳米颗粒平均粒径较大，为15.9 nm;在500℃焙烧、还原条件下，镍物种在载体表面发生明显团聚和烧结。在硝基苯加氢反应中，Ni/MIL-53(Al)催化剂具有优异的催化活性，在110℃、H2压力2.0 MPa条件下，硝基苯转化率达到100％，苯胺选择性为96.8％，而Ni/γ-Al2O3的硝基苯转化率仅为69.9％，苯胺选择性为93.3％。 以MIL-53(Al)为载体，分别以Ni(NO3)2、Ni(CH3COO)2和[Ni(en)3]2+为镍前驱体，制备了Ni/MIL-53-M(M=NI，AC，EN)系列催化剂，并将其用于硝基苯加氢反应。通过XRD、FT-IR、ICP、N2物理吸附/脱附、H2-TPR及TEM等表征，分析前驱体对催化剂在金属-载体相互作用力、镍颗粒尺寸等方面的影响。以[Ni(en)3]2+为前驱体制备的催化剂Ni纳米颗粒尺寸最小，且Ni颗粒在MIL-53(Al)载体上高度分散。[Ni(en)3]2+在载体上的锚定作用抑制了镍物种的迁移、团聚和烧结。在硝基苯加氢反应中，[Ni(en)3]2+和Ni(NO3)2为前驱体的催化剂均表现出高催化活性，110℃、H2压力2.0 MPa，硝基苯转化率均达到100％,但在更低的温度和压力条件下，Ni/MIL-53-EN的催化活性更为优异。Ni/MIL-53-EN还表现出良好的重复使用性能，催化剂连续使用5次，硝基苯转化率仍维持在92％以上。
金属有机骨架材料;镍基催化剂;硝基苯加氢;催化活性
大连理工大学
硕士
工业催化
李钢
2015
中文
O643.3
74
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）