一种新型磁性复合氢化催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油脂氢化催化材料技术领域，具体涉及一种新型磁性复合催化剂的制备方法，特别是提供了一种用于油脂氢化的含金属镍的磁性复合催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]用于食品生产的油脂性质与天然油脂的性质不完全相同，为了达到人们对食物生产用油脂的品质要求，对植物油脂(或动物油)进行氢化加工，用以改善油脂的物理性质和化学性质。油脂氢化在没有催化剂存在时反应极其缓慢，因此催化剂的活性对油脂氢化至关重要，如何提高催化剂的加氢活性是氢化的关键技术，而镍系催化剂由于性价比高是研宄最多的催化剂。
[0003]载体的性质对催化剂性能影响显著，油脂加氢为大分子反应，且涉及气-液-固间的传质过程，因而载体大孔结构的存在将有利于降低反应阻力。磁性功能材料的种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。磁性功能材料的发展趋势是与其他学科的交叉，从而获得一些具有特殊功能的新磁性材料。这些复合磁性功能材料的出现，有望解决磁性功能材料在实际应用中存在的许多实际问题，如靶向药物、固定化酶等等。
[0004]Fe3O4纳米粒子作为目前唯一被美国食品和药物管理局批准应用于临床的磁性纳米材料，引起了众多研宄者的兴趣。
[0005]目前，已报道的镍系油脂氢化催化剂大多存在用量大和无法从油中分离的缺点。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种用于油脂氢化的含金属镍的磁性复合催化剂。目前，Ni和一些贵金属混合而制成的催化剂也有相关研宄，但因成本太高而难于工业化。已报道的镍系油脂氢化催化剂大多存在用量大、活性不够高及无法从油中分离等缺点。为了解决以上问题，本专利提出了在具有超顺磁性的载体基础上负载金属镍的方法制备油脂氢化催化剂，从而使制备的催化剂具有超顺磁性。在外加磁场作用下，催化剂与油脂有很好的分离效果。
[0007]本发明制备催化剂具体操作步骤如下:
步骤一:催化剂的制备:首先采用化学共沉淀法将具有超顺磁性的Fe3O4纳米粒子作为最基本的载体，在其基础上用正硅酸乙酯(TEOS)改性，得到Si02/Fe304核壳粒子；进而继续用聚乙烯吡咯烷酮-乙烯基三甲氧基硅烷(PVP-DB-171)包覆Si02/Fe304核壳粒子，得到磁性复合载体？￥?-08-171/^02八^304;在其基础上负载金属镍，得到磁性复合Ni/PVP-DB-171/Si02/Fe304催化剂；
步骤二:催化剂的表征分析:该催化剂由镍负载在磁性载体PVP-DB-171/
Si02/Fe304组成，镍的实际负载量为24%。载体PVP-DB-171/Si02/Fe304的比饱和磁化强度为23.207emu/g，孔结构(BET)比表面积为10.914m2.g—1，比孔容为0.025cm3.g—1，平均孔径为 30.013nm。催化剂 Ni/PVP-DB_171/Si02/Fe304 BET 比表面积为 38.944m2.g-1，比孔容为0.078cm3.g'平均孔径为31.307nm,比饱和磁化强度为9.9204emu/g。
[0008]【附图说明】:
图1催化剂载体Fe3O4粒子的磁滞回线；图2 Si02/Fe304粒子的磁滞回线；图3PVP-DB-171/Si02/Fe304粒子的磁滞回线；图 4 磁性 Ni /PVP-DB-171/S1 2/Fe304复合粒子的磁滞回线；图5 Fe3O4粒子X衍射(XRD)图谱；图6 S1 2/Fe304的XRD图谱；图7PVP-DB-171/Si02/Fe304的 XRD 图谱；图 8 化剂 Ni/PVP-DB-171/
Si02/Fe304的XRD图谱；图9 Fe 304放大50，000倍的扫描电子显微(SEM)分析；图10Si02/Fe304放大 100，000 倍的 SEM 分析；图 11 PVP-DB-171/S1 2/Fe304放大 50，000 倍的 SEM 分析；图 12 Ni/PVP-DB-171/Si02/Fe304放大 10，000 倍的 SEM 分析；图 13 载体PVP-DB-171/Si02/Fe304的1吸附-脱附曲线；图14催化Ni/
PVP-DB-171/Si02/Fe30j9 N2吸附-脱附曲线；图 15 催化剂 Ni/PVP-DB-171/S1 2 /Fe3O4的孔径分布曲线。
[0009]【具体实施方式】:
【具体实施方式】一:本发明的目的在于提供一种用于油脂氢化的含金属镍的磁性复合催化剂及其制备方法。通过以下步骤实现:一、催化剂的制备:首先采用化学共沉淀法将具有超顺磁性的Fe3O4纳米粒子作为最基本的载体，在其基础上用正硅酸乙酯(TEOS)改性，得到Si02/Fe304核壳粒子；进而继续用PVP-DB
-17包覆Si02/Fe304核壳粒子，得到磁性复合载体PVP-DB-171/S1 2/Fe304;在其基础上负载金属镍，得到磁性复合Ni/PVP-DB-171/Si02/Fe304催化剂；二、催化剂的表征分析:该催化剂由镍负载在磁性载体PVP-DB- 171/Si02/Fe304组成，镍的实际负载量为24% ;载体PVP-DB-171/Si02/Fe304的比饱和磁化强度为23.207emu/g，孔结构(BET)比表面积为
10.914m2.g-1，比孔容为 0.025cm3.g-1，平均孔径为 30.013nm。催化剂 Ni /PVP-DB-171/Si02/Fe304 BET 比表面积为 38.944m2.g-1，比孔容为 0.078cm3.g_1，平均孔径为 31.307nm，比饱和磁化强度为9.9204emu/g。
[0010]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点在于步骤一中Fe3O4磁性微球的具体制备方法，即取一定比例的Fe2+和Fe3+溶液加入锥形瓶中，均匀混合溶液后开始加热，待混合物温度上升至30~50°C时，匀速缓慢逐滴滴加一定浓度的NaOH溶液，使其pH确定为9~11。再加热混合物至90°C，熟化30min，加入一定体积的5~20%聚乙二醇(PEG)。冷却至室温后，用钕铁硼永磁铁将混合物磁分离，再用去离子水洗涤，抽滤，真空干燥，得到Fe3O4磁性微球。其它步骤与【具体实施方式】一相同。
[0011]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点在于步骤一中S12 /Fe3O4核壳粒子的制备方法，即在氮气保护、磁力搅拌和超声仪分散作用下，将一定浓度的Na+水溶液于30°C缓慢滴入到含有FeCl 3.6H20、FeCl2.4
H20、SDS的等体积比的蒸馏水和乙醇的混合液中，搅拌反应l~4h，采用钕铁硼永磁铁将混合物磁分离，用去离子水洗至中性。加入一定比例的甲苯、TE0S、氨水、H20、油酸，室温下机械搅拌12~24 h，60-90°C回流l~6h。采用钕铁硼永磁铁将混合物磁分离，用乙醇洗涤，再用去离子水洗涤，得