一种雷尼镍复合材料及其制备方法和应用

本发明属于催化剂，具体涉及一种雷尼镍复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、雷尼镍也称为海绵状镍或骨架镍，通常是通过超碱蚀刻从ni-al合金中提取得到。雷尼镍是一种主要由镍构成的细粒固体粉末，粉末中的每个粒子都呈现出一个三维网格，并包含不规则的孔隙、形状和方向。这些特性可归因于特殊的超碱蚀刻过程，这也导致其具有较高的催化活性。

2、优异的催化活性以及超碱蚀刻过程中产生的氢气能够储存在催化剂孔隙中，使雷尼镍在催化加氢反应中得到广泛应用。但唯一不足的是雷尼镍不够稳定，在高温高压下会失活。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种雷尼镍复合材料及其制备方法和应用，本发明的雷尼镍复合材料兼具良好的催化活性和稳定性。

2、本发明提供了一种雷尼镍复合材料，包括载体和负载在所述载体上的雷尼镍；所述载体为ni元素、b元素和n元素共掺杂多孔碳；所述b元素和n元素的摩尔比为1:1～5。

3、优选的，所述雷尼镍复合材料中雷尼镍的含量为6～20wt％。

4、优选的，所述载体中ni元素的含量为3～15wt％。

5、优选的，所述载体中b元素的含量为1～5wt％。

6、优选的，所述雷尼镍复合材料的比表面积为468.2～1012.4m2/g。

7、本发明还提供了上述方案所述雷尼镍复合材料的制备方法，包括以下步骤：

8、通过浸渍法将含碳聚合物、含硼化合物、含氮化合物和第一镍盐负载于硬模板剂上，得到多孔碳前驱体包裹的硬模板剂；所述含硼化合物中b元素的物质的量和含氮化合物中n元素物质的量之比为1:1～8.5；所述硬模板剂包括二氧化硅晶体、氯化钠、碳酸钙和氧化镁中的一种；

9、将所述多孔碳前驱体包裹的硬模板剂进行第一煅烧，得到多孔碳包裹的硬模板剂；

10、将所述多孔碳包裹的硬模板剂与第二镍盐、铝盐混合后进行第二煅烧，生成镍铝合金，得到雷尼镍复合材料前驱体；

11、将所述雷尼镍复合材料前驱体进行刻蚀，去除硬模板剂，得到所述雷尼镍复合材料。

12、优选的，所述含硼化合物和第一镍盐的质量比为2～5：1；所述含硼化合物包括硼酸、苯硼酸、对氨基苯硼酸和2-萘硼酸中的一种；

13、所述第一镍盐包括六水硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、磷酸镍和乙酰丙酮镍中的一种；

14、所述含氮化合物包括尿素、三聚氰胺、单氰胺和双氰胺中的一种。

15、优选的，所述含碳聚合物和第一镍盐的质量比为10～30：1；所述含碳聚合物包括聚醚、酚醛树脂和聚乙烯吡咯烷酮中的一种；

16、所述第一镍盐与硬模板剂的质量比为0.05～0.8:1。

17、优选的，所述多孔碳包裹的硬模板剂与第二镍盐的质量比为1～8:1；

18、所述第二镍盐包括六水硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、磷酸镍和乙酰丙酮镍中的一种。

19、本发明还提供了上述方案所述的雷尼镍复合材料或上述方案所述制备方法制备的雷尼镍复合材料作为催化剂在硝基化合物加氢制备胺类化合物中的应用。

20、本发明提供了一种雷尼镍复合材料，包括载体和负载在所述载体上的雷尼镍；所述载体为ni元素、b元素和n元素共掺杂多孔碳；所述b元素和n元素的摩尔比为1:1～5。本发明将雷尼镍负载在多孔碳上，提高了雷尼镍的分散性，并且因掺杂有ni增强了多孔碳与雷尼镍的作用力，从而减少了雷尼镍的团聚和流失，提高了稳定性和催化活性。并且本发明还在雷尼镍复合材料中引入了b元素和n元素，并通过调整两者的比例使它们产生协同作用，改变了雷尼镍中镍的电子结构，从而增加了雷尼镍与载体之间的作用力，防止了雷尼镍的团聚，提高了雷尼镍的分散性，进一步增强复合材料的稳定性和催化活性。实施例结果表明，本发明的雷尼镍复合材料在催化硝基苯时，硝基苯的转化率最高可达99.5％；在重复催化硝基苯10次后，硝基苯的转化率仍达到了98.8％。

技术特征：

1.一种雷尼镍复合材料，其特征在于，包括载体和负载在所述载体上的雷尼镍；所述载体为ni元素、b元素和n元素共掺杂多孔碳；所述b元素和n元素的摩尔比为1:1～5。

2.根据权利要求1所述的雷尼镍复合材料，其特征在于，所述雷尼镍复合材料中雷尼镍的含量为6～20wt％。

3.根据权利要求1或2所述的雷尼镍复合材料，其特征在于，所述载体中ni元素的含量为3～15wt％。

4.根据权利要求1或2所述的雷尼镍复合材料，其特征在于，所述载体中b元素的含量为1～5wt％。

5.根据权利要求1或2所述的雷尼镍复合材料，其特征在于，所述雷尼镍复合材料的比表面积为468.2～1012.4m2/g。

6.权利要求1～5任一项所述雷尼镍复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述含硼化合物和第一镍盐的质量比为2～5：1；所述含硼化合物包括硼酸、苯硼酸、对氨基苯硼酸和2-萘硼酸中的一种；

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述含碳聚合物和第一镍盐的质量比为10～30：1；所述含碳聚合物包括聚醚、酚醛树脂和聚乙烯吡咯烷酮中的一种；

9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述多孔碳包裹的硬模板剂与第二镍盐的质量比为1～8:1；

10.权利要求1～5任一项所述的雷尼镍复合材料或权利要求6～9任一项所述制备方法制备的雷尼镍复合材料作为催化剂在硝基化合物加氢制备胺类化合物中的应用。

技术总结
本发明提供了一种雷尼镍复合材料及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明提供了一种雷尼镍复合材料，包括载体和负载在所述载体上的雷尼镍；所述载体为Ni元素、B元素和N元素共掺杂多孔碳；所述B元素和N元素的摩尔比为1:1～5。本发明将雷尼镍负载在多孔碳上，提高了雷尼镍的分散，并且因掺杂有Ni增强了多孔碳与雷尼镍的作用力，从而减少了雷尼镍的团聚和流失，提高了稳定性和催化活性。并且本发明还在雷尼镍复合材料中引入了B元素和N元素，并通过调整两者的比例使它们产生协同作用，改变雷尼镍中镍的电子结构，从而改变雷尼镍的分散性，进一步增强复合材料的稳定性和催化活性。

技术研发人员：李嵘嵘,叶四明,陈先朗,冯玉杰
受保护的技术使用者：台州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16