[发明专利]一种掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石型催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物油脂加氢领域，公开了一种掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石型催化剂及其制备方法与应用。该方法利用硝酸铝，硝酸铜和硝酸镍的水合物，通过溶胶凝胶法制备了一系列复合尖晶石材料，并将其应用在生物质的催化加氢上表现出了优异的性能。在氢气氛围中，将油脂，催化剂和正己烷加入高压反应釜中，进行催化反应。本发明中复合尖晶石催化剂具有两种金属的特点，并具有较高的比表面积，加氢后直链烷烃的转化率高达100％。

技术领域

本发明属于生物油脂加氢领域，具体涉及一种掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石型催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

在各类碳源中，生物质具有来源广泛可再生的特点，也是代替化石能源的最佳选择。通过一定的方法处理生物质资源，不仅可以生产可以作为燃料的生物柴油，还可以作为一些高附加值化工产品的原料。生物柴油一般是以动植物油作为原料制备而成，动植物油的主要成分为甘油三酯，由于其化学结构式类似于柴油的长链烷烃，经过加工后得到的生物柴油性能与石油基柴油较为接近。目前的研究主要有将菜籽油、椰子油、微藻油、棕榈油、葵花籽油等油转化为生物柴油，但是利用食用油脂加氢制备生物柴油资源利用率较低，使用废弃油脂转化则是更好的选择。

酱油渣是生产酱油产生的废弃物，其中富含大量油脂等物质，可以被提取用于制作生物柴油等高附加值的产品，但是由于酱油的生产过程中会经历发酵等过程，导致其内部含有的油脂会变质水解。通过分析可以看出酱油渣中的油脂具有更多的酸值和过氧化值，已经不适合加工为食用油，所以可以作为制作生物燃料的原料。

生物柴油源自于生物质，具有有含硫量低的优点，并且由于生物质是由植物固定大气中的碳元素得来的，所以使用生物质生产的物质并不会造成大气中的二氧化碳增加，可以达到碳中和，对于环境更加友好。在催化剂的选择上也更加倾向于选用不含硫的催化剂，并且为了减少催化剂的生产成本，选用非贵金属制备催化剂是较好的选择。尖晶石型催化剂具有制作简单，机械强度高，热稳定性好的优点。Guangci Li等人使用Ni负载的ZnAl₂O₄催化C18脂肪酸转化为直链烷烃，在280℃，2.5MPa氢气压力下，反应6小时可以获得98％以上的转化率。Atthapon Srifa等人合成了NiAl₂O₄用于催化橄榄油的加氢，并在不同温度下对催化剂进行了还原，发现在923K时再生的NiAl₂O₄催化剂具有更好的转化率，连续进行24h反应催化活性也保持稳定。尖晶石主要有两种金属组成，然而掺杂其他金属制成复合尖晶石，并将其用于油脂加氢的研究鲜有报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石型催化剂的制备方法；

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石型催化剂；

本发明再一目的在于提供上述掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石型催化剂在催化油脂制备烃类化合物中的应用。

本发明技术方案如下：

一种制备掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石型催化剂的方法，包括以下步骤：

(一)将Ni(NO₃)₂·6H₂O，Cu(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O加水搅拌溶解，之后加入柠檬酸，搅拌至溶液澄清；

(二)将步骤(一)所得溶液去除水分，得到蓝绿色凝胶，干燥后研磨，最终得到蓝绿色粉末；

(三)将步骤(二)得到的粉末焙烧，最终得到蓝绿色晶体即为掺杂Cu，Ni，Al的复合尖晶石催化剂。