[发明专利]一种磷掺杂的镍铝氧化物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种磷掺杂的镍铝氧化物，其不含磷化镍物相，以及所述磷掺杂的镍铝氧化物在催化加氢脱氧反应中的应用。

本申请是申请号为202110886367.8的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日为2021年8月3日，发明名称为“一种磷掺杂的镍铝氧化物及其制备方法与应用”。

技术领域

本发明属于新型催化材料应用技术领域，具体涉及一种磷掺杂的镍铝氧化物及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

加氢脱氧(HDO)是一类重要的催化反应过程，通常发生在含氧化合物(例如生物质基分子)制取生物燃料或化学品的过程中。HDO反应一般在高温高压条件下进行，这很容易引起活性金属的团聚和表面碳沉积，从而影响催化活性和稳定性。此外，在催化C－O/C＝O脱氧的过程中，热力学上更容易发生C＝C、C－C、C－H的加氢裂解反应，影响脱氧效率，形成过度加氢副产物。因此，如何开发廉价、高效、高稳定性的催化剂，提高HDO反应的效率和选择性，是当前相关领域研究以及工业应用的重点。

Chen等人(Renew.Sust.Energ.Rev.2019,101,568-589)在其综述研究中详细总结了油脂HDO的常用催化剂。其中，Pd、Pt、Ru和Rh等贵金属催化剂具有高活性和反应效率，但是价格昂贵且易于失活，这限制了其大规模应用。非贵金属催化剂的研究主要集中在Ni、Co、Cu和Fe催化剂上，这些催化剂虽易于获取，但反应效率较低，通常需要较高的反应温度(350-450℃)和反应压强(5-15MPa)，进而容易出现C－C键裂化、积碳沉积等问题。石化工业中常用的硫化物对油脂的HDO反应也展示出了一定的催化活性，但是硫化物催化剂的初始活性较低，而且在反应过程中容易引起硫的损失，导致催化剂失活和环境污染。金属磷化物是一种很有前途的非贵金属催化剂，P可以通过改变金属中心周围的电子结构来提高对含氧官能团的亲和力，进而避免金属位点催化裂化的缺陷，展示出较高的脱氧选择性；但发明人发现，在以往的研究中，大多数磷化物催化剂容易发生积碳或相变而失活，催化效果不稳定，不利于长时间的应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种磷掺杂的镍铝氧化物及其制备方法与应用，解决传统磷化物催化剂容易发生积碳或相变而失活的技术问题。与传统的金属磷化物不同，该方法制得的材料在确保金属保持氧化物相态的前提下，通过构建Ni-Al和Ni-P相互作用，实现了对活性金属周围电子的调节，使其平衡于金属氧化物与磷化物的中间状态，抑制了金属团聚、碳沉积、相变等失活因素，展示出了优异的催化活性、选择性和稳定性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种磷掺杂的镍铝氧化物的制备方法，具体为：将镍铝基类水滑石化合物进行高温有氧焙烧，得到镍铝氧化物，再将镍铝氧化物与磷源混合，在惰性气体的保护下或真空密闭条件下进行加热，将磷掺杂到镍铝氧化物中，最终得到磷掺杂的镍铝氧化物。

本发明第二方面提供一种上述制备方法得到的磷掺杂的镍铝氧化物。

本发明第三方面提供一种上述磷掺杂的镍铝氧化物在催化加氢脱氧反应中的应用。

本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：

(1)本发明通过将镍铝基类水滑石化合物进行高温有氧焙烧，构建Ni-Al相互作用，通过P在镍铝氧化物中的掺杂，构建了Ni-P相互作用，Ni-Al和Ni-P的协同相互作用，实现了对P活性金属周围电子的调节，使其平衡于金属氧化物与磷化物的中间状态，抑制了金属团聚、碳沉积、相变等失活因素，展示出了优异的催化活性、选择性和稳定性。