《高活性金屬鎳和鎳合金催化劑研究》是依託南京大學，由沈儉一擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高活性金屬鎳和鎳合金催化劑研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沈儉一
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用本課題組發展的新方法製備NiSiO、NiAlO、NiZrO、NiZrAlO、NiCoSiO、NiMoAlO等高表面積複合氧化物介孔材料，將它們還原、硫化或者磷化，生成介孔載體擔載的高分散納米金屬、合金、金屬硫化物和金屬磷化物等催化劑。其中高活性納米金屬鎳催化劑具有很高的活性表面積（50-100 m2/g-催化劑），可用於鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）和雙酚A（BPA）等較大分子中的苯環加氫反應。而高分散的金屬硫化物具有較強的表面酸性和加氫活性，可同時用於烯烴骨架異構和噻吩加氫脫硫（汽油）。而高分散的金屬磷化物催化劑則可用於二苯並噻吩加氫脫硫和四氫萘加氫飽和（柴油），還可用於含硫氣氛中的雙鍵加氫飽和，例如蒎烯加氫和C5石油樹脂加氫，此外，還可以嘗試將其用於含硫氣氛中C9石油樹脂的苯環加氫飽和反應，這種抗硫中毒的高活性加氫催化劑在化學工業中具有重要的套用價值。
結題摘要
在本項目中，我們製備了一系列複合金屬氧化物介孔材料，例如NiSiO、NiAlO、NiMgAlO、CoSiO、CoAlO、NiZrAlO、NiLaAlSiO等，它們具有很大的比表面積（例如570 m2/g）、孔徑和孔容，它們可以被還原、硫化和磷化，分別生成擔載的高分散金屬、硫化物和磷化物催化劑，例如在擔載的Ni/MgAlO催化劑中，金屬鎳粒徑很小（<4 nm），分布均勻，H2吸附量很高（>1 mmol/g），即具有很高的金屬鎳活性表面積；而在擔載的Ni2P/ZrAlO中，Ni2P粒徑很小（<8 nm），且分布均勻，CO吸附量高達0.34 mmol/g，即具有很高的Ni2P活性表面積，且ZrO2可顯著促進H2在Ni2P上的吸附。特別地，通過採用分步沉澱法，我們製備了活性很高、且具有較強表面鹼性和水熱穩定性的Ni/LaAlSiO催化劑，可用於以水為溶劑或生成水的反應。 本項目製備的Ni催化劑具有很高的苯環加氫活性，在DOP等較大分子的苯環加氫反應中性能優異；而上述Ni2P催化劑不僅活性高，還具有抗中毒性能，在模型柴油的DBT加氫脫硫、硝基萘（含有噻吩）加氫等反應中性能優異；而相應的硫化鈷和硫化鎳催化劑不但具有很高的噻吩加氫脫硫活性，還擁有很高的烯烴骨架異構活性，對於高辛烷值清潔汽油的生產可能具有一定的意義。 在本項目中，我們將吸附量熱和紅外光譜技術結合起來，研究了反應物和產物分子在催化劑表面吸附的能量和結構，特別地，我們通過分子的共吸附技術，了解了吸附分子之間的相互作用，較好地理解了相關反應的表面微觀機制、以及影響催化反應性能的關鍵表面性質。例如我們發現，在異丙醇氨化為異丙胺的反應中，異丙胺是最豐表面物種，而異丙醇的脫氫和異丙胺的脫附是兩個關鍵步驟；而Ni/LaAlSiO具有很高的活性中心密度和較強的表面鹼性，有利於異丙醇的脫氫和異丙胺的脫附，因而具有優異的異丙醇氨化反應性能。
