[发明专利]一种无金属加氢催化剂及其催化1;5-二硝基萘加氢反应的应用

摘要

本发明公开一种无金属加氢催化剂的制备方法及其催化1,5‑二硝基萘加氢反应的应用。本发明无金属加氢催化剂的制备方法，包括采用浸渍法以三聚氰胺为氮源制备掺氮碳纳米管或采用原位合成法以氨气为氮源制备掺氮碳纳米管。本发明的应用则是将所得催化剂应用于1,5‑二硝基萘加氢反应中。本发明采用掺氮碳纳米管作为1,5‑二硝基萘加氢催化剂，不负载任何金属活性组分，仅利用掺氮改性方法达到加氢催化目的。整个反应过程避免了贵金属的使用，节约了成本，且不会污染环境，同时可以重复利用。本发明的催化剂制备方法简单，生产成本低、加氢效果好、反应易控制，催化剂对环境友好，不会对环境造成二次污染，可广泛的应用到各类加氢反应中。

主权项

1.一种无金属加氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括采用浸渍法以三聚氰胺为氮源制备掺氮碳纳米管或采用原位合成法以氨气为氮源制备掺氮碳纳米管；采用浸渍法以三聚氰胺为氮源制备掺氮碳纳米管，包括如下步骤：（1）碳纳米管氧化处理：按固液比为1:60~120向碳纳米管加入混酸酸化处理8~15 h，离心分离洗涤后，洗涤干燥得到氧化碳纳米管；（2）将步骤（1）所得氧化碳纳米管与三聚氰胺按1:1~1.2的质量比混合，然后加入去离子水，再按甲醛与三聚氰胺2~3:1的质量比加入甲醛，然后浸渍10~20 h；（3）向步骤（2）所得溶液中加入碱或碱性盐，调节pH 10~12，然后升温至70~90℃反应30~60min；（4）待步骤（3）所得反应液冷却至40℃以下，加入弱酸调节pH 2~3，然后搅拌10~20 h；（5）将步骤（4）所得反应液进行离心分离，干燥并焙烧得到最终产物，即无金属氮掺杂碳纳米管加氢催化剂；采用原位合成法以氨气为氮源制备掺氮碳纳米管，包括如下步骤：（a）将Fe(NO3)3·9H2O与 ϒ‑Al2O3按1~1.2：1的物质的量之比溶于去离子水中，搅拌20~40 h后，在80~120℃下干燥24~48小时，得到铁铝催化剂；（b）将铁铝催化剂在400~600℃下焙烧2 ~4 h；（c）将步骤（b）所得催化剂置于石英管中，以纯氢气冲洗20~50 min，升温至450~550℃还原2~4 h；（d）通入甲烷气体、氩气及氨气，升温至750~850℃ 反应2 ~4 h；（e）待冷却至40℃以下，在所得产品中加入强碱，在70~100℃下浸渍1~4 h，并以去离子水洗涤，去除铁铝催化剂；（f）加入酸浸渍1~2h，洗涤干燥得到无金属氮掺杂纳米碳管加氢催化剂。