[发明专利]一种高比表面积的镍碳催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高比表面积的镍碳催化剂及其制备方法与应用，选用维生素C生产过程中产生的废弃物废糖液为原材料，干燥后得到废糖渣，废糖渣经碳化和碱活化后制得高比表面积载体AC，再通过浸渍法负载金属镍在载体AC上，得到高比表面积的镍碳催化剂。该镍碳催化剂能够在更温和的条件下(140℃，0.5MPa)选择性氢解木质素模型化合物二苯醚，促进二苯醚中的C‑O键的断裂。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种高比表面积的镍碳催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

木质素是潜在的可再生原料，是由甲氧基苯基丙烷单元组成的三维无定形网络，含有大量的芳香族主链和有机碳，具有广泛的应用前景。通过裂解木质素中的C-O键，可以得到许多有价值的芳香族化合物和液体燃料。木质素中含有大量的芳醚C-O键，主要为α-O-4、β-O-4和4-O-5键，其中，4-O-5键是木质素中最强的C-O键，因此，选择性裂解4-O-5键中的C-O键对木质素的解聚具有重要意义。催化氢解被认为是木质素解聚的有效方法之一，由于木质素结构的复杂性，通过对木质素模型化合物(二苯醚)进行广泛的研究，以揭示木质素解聚为小分子的机理。

制备高活性的催化剂是催化氢解木质素及其模型化合物的关键。维生素C生产过程中会产生高浓度的废糖液(WSS)，其中含有废酸、有机物等多种废弃物，直接排放会污染环境，浪费可回收资源。CN107010625A公开了废糖液制备多孔炭球的方法，CN109052395A废糖液制备银耳状多孔炭的方法，以上技术均实现了废糖液的高附加值的利用，但是只限于用作电容器的电极材料，并未用于催化氢解木质素及其模型化合物的反应中。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高比表面积的镍碳催化剂的制备方法，拓宽了废糖液的利用方式。

本发明的目的之一是提供采用上述制备方法制得的高比表面积的镍碳催化剂。

本发明的目的之三是提供上述高比表面积的镍碳催化剂在催化氢解方面的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一个方面，提供了一种高比表面积的镍碳催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)选用维生素C生产过程中产生的废糖液为原材料，首先通过减压抽滤以除去其表面的不溶物，然后将废糖液烘干，并研磨成粉获得固体原料废糖渣；将适量废糖渣放在管式炉中在600-650℃温度下碳化2h，碳化后获得的焦炭与氢氧化钾按质量比为1:3研磨混合均匀，再放入管式炉中在600-700℃温度下活化2-3h，活化后的样品依次经稀盐酸和去离子水洗涤直至滤液呈中性，烘干获得载体AC；

(2)在搅拌条件下，将步骤(1)制得的载体AC加入到镍盐水溶液中以确保高分散度，然后将混合溶液在室温下浸渍24h；之后将样品烘干；干燥后的催化剂置于管式炉内，在惰性气氛中，于450℃的温度下煅烧2h；最后将煅烧后的催化剂放在热解管内，在氢气气氛中，于450℃的温度下还原2h，获得Ni/AC催化剂。

优选的，步骤(2)中所述镍盐选自六水合硝酸镍、六水合氯化镍、碱式碳酸镍或醋酸镍中的一种或多种。

本发明的另一个方面，提供了一种高比表面积的镍碳催化剂，采用上述的制备方法制得。

优选的，所述镍碳催化剂中镍的负载量为10wt.％。

本发明的另一个方面，提供了上述高比表面积的镍碳催化剂在催化氢解二苯醚方面的应用。