[发明专利]一种用于催化硝基苯加氢的C60固载Ni基催化剂及其制备方法

说明书

本发明为一种用于催化硝基苯加氢的C60固载Ni基催化剂及其制备方法。该催化剂基本组成是C₆₀和Ni，C₆₀为载体，Ni为活性组分。其制备方法是采用超声辅助的嫁接法先将Ni固载到C₆₀上，再经还原剂还原。本发明的优点是所制备的C₆₀固载Ni基催化剂对硝基苯加氢活性好，反应条件温和，且反应速率快。在90℃和2MPa H₂条件下，反应5min，硝基苯转化率和苯胺的选择性都达到99.9％以上。同时，催化剂具有很好的重复使用性。

技术领域

本发明公开一种用于催化硝基苯加氢的C₆₀固载Ni基催化剂及其制备方法。

背景技术

苯胺为一种重要的有机中间体，广泛应用于橡胶、医药、农药、染料等行业，同时也是合成聚氨酯单体的原料。苯胺现有的工业生产路线主要采用硝基苯催化加氢。在硝基苯液相催化加氢制苯胺的反应中，Ni基催化剂表现出较好的催化活性且制备简单价格便宜。但是，镍基催化剂需要较高的反应温度和H₂压，而且得到90％以上的苯胺收率时需要较长的反应时间(Relvas J，et al.Catalysis Today，2008，133：828-835)。此外，镍在反应过程中易发生团聚，导致催化剂活性降低。因此，为了提高Ni基催化剂的活性和热稳定性，常将Ni分散到载体上。Liu等人(Catalysis Communications，2016，85：17-21)通过溶胶-凝胶和浸渍-化学还原法制备了Ni-B/SiO₂无定型合金催化剂，在1.8MPa H₂和100℃下，反应120min，硝基苯和苯胺选择性分别为99.9％和99.8％且催化剂重复五次后硝基苯转化率和苯胺选择性保持在94％和97％。Raj等人(Chinese Journal of Catalysis，2012，33(8)：1299-1305)通过浸渍法将Ni分别负载到金红石、锐钛矿和高表面积TiO₂载体上并用于硝基苯加氢反应。以Ni/金红石为催化剂，在140℃和1.96MPa H₂条件下，反应60min，硝基苯转化率为99％，苯胺选择性接近100％。Jiang等人(Acta Physico-Chimica Sinica，2015，31(1)：137-144)以三种金属有机骨架材料MIL-53(Al)、MIL-96(Al)和MIL-120(Al)为载体，通过浸渍法制备了负载型镍纳米颗粒催化剂，并采用硝酸镍、醋酸镍、乙二胺合镍为不同镍源制备了Ni/MIL-53(Al)催化剂，以乙二胺合镍为镍源制备的催化剂性能最好，在110℃和2.0MPa下反应4h，硝基苯转化率和苯胺选择性分别为100％和96.3％。催化剂重复使用5次后，硝基苯转化率为92％。Hashemi等人(Synthesis and Reactivity in Inorganic，Metal-Organic，and Nano-Metal Chemistry，2016，46(7)：959-967)以多壁碳纳米管(MWCTs)和活性炭为载体制备了NiO/MWCTs和NiO/AC催化剂，以NiO/MWCTs为催化剂，在140℃及12bar下，反应4h，硝基苯转化率和苯胺选择性分别达到99.5％和100％。Lin等人(Journal of Catalysis，2012，291：149-154)采用炭包裹Ni/TiO₂催化剂，6.5MPa和80℃下，反应3h，硝基苯转化率和苯胺选择性分别为94.8％和99.2％。该催化剂使用4次后，硝基苯转化率和苯胺选择性分别为83.1％和97.9％。综上所述，由于Ni基催化剂催化硝基苯加氢所需的反应条件苛刻(温度100-140℃和H₂压力1-2MPa)、催化剂热稳定性和重复使用性还不够好。本发明制备的C₆₀固载Ni基催化剂在温和条件下显示出高的反应速率且重复使用性好。

发明内容

本发明目的是提供一种用于能在相对温和条件下加快反应速度的高效催化硝基苯加氢的C₆₀固载Ni基催化剂及其制备方法。