催化加氢脱氯的方法技术

本发明专利技术涉及催化技术领域，公开了催化加氢脱氯的方法。该方法包括：在催化剂的存在下，将含氯有机化合物与氢气接触进行催化加氢脱氯反应；其中，催化剂为碳化镍纳米复合材料，该碳化镍纳米复合材料的C1s X射线光电子能谱图中，在287eV

【技术实现步骤摘要】
催化加氢脱氯的方法


[0001]本专利技术涉及催化
，具体涉及催化加氢脱氯的方法。

技术介绍

[0002]氯代有机化合物是重要的化工原料，广泛用于化学合成品的中间体、溶剂及农药等。然而部分氯代有机化合物在环境中非常稳定且毒性较大，如多氯联苯(PCD)、双对氯苯基三氯乙烷(DDT)和六氯环己烷(六六六)等，自停止生产至今，在水体、底泥和生物体中仍可检测出较高的残留物，环境危害性极大。因此，对氯代有机化合物的污染治理是环保领域的重要研究方向，受到研究人员的广泛关注。
[0003]氯代有机化合物的处理方法主要有活性炭吸附、化学氧化、催化加氢脱氯等。其中催化加氢脱氯可将氯取代基转化为氯化氢并用碱吸收，降低氯代有机物毒性，被认为是简单、有效、安全的脱氯方法。此外在有机分子的官能团转化中，卤素可作为一类有效的保护官能团。例如双键可用氯气或溴单质加成保护后进行反应，之后再脱去卤素重新生成双键。因此，开发选择性加氢脱氯催化剂对于精细化学品的合成同样具有重要意义。
[0004]CN103691464A公开了一种用于水中氯苯酚类化合物低温催化加氢消除的钯/磷酸改性氧化铝催化剂及其制备方法，该方法由于使用了贵金属Pd，成本较高。此外，催化剂的制备过程中使用了表面活性剂、酸、碱以及还原剂，步骤较为繁琐。
[0005]CN105344368A公开了一种用于加氢脱氯反应的过渡金属磷化物的制备及应用，尽管成本相比贵金属催化剂有明显优势，然而此类催化剂在制备过程中容易产生剧毒的PH3。
[0006]由此可见，开发一种制备简单，成本低，容易放大，且具有较高的加氢脱氯性能的催化剂并应用于催化加氢脱氯领域，对于氯代有机化合物的污染治理以及精细化学品的合成具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种催化加氢脱氯的方法，该方法成本低、绿色环保，同时具有较佳的加氢脱氯性能。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种催化加氢脱氯的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将含氯有机化合物与氢气接触进行催化加氢脱氯反应；其中，所述催化剂为碳化镍纳米复合材料，所述碳化镍纳米复合材料的C1s X射线光电子能谱图中，在287eV
‑
290eV的结合能范围存在谱峰；
[0009]其中，所述碳化镍纳米复合材料包括掺杂氧的碳基质和负载于所述碳基质上的碳化镍纳米颗粒；和/或
[0010]所述碳化镍纳米复合材料含有具有壳层和内核的核壳结构，所述壳层为掺杂氧的碳基质，所述内核为碳化镍纳米颗粒。
[0011]通过上述技术方案，本专利技术提供的方法以碳化镍纳米复合材料作为催化剂，该复合材料的C1s X射线光电子能谱图中，在287eV
‑
290eV的结合能范围存在谱峰；该复合材料
包括掺杂氧的碳基质和负载于所述碳基质上的碳化镍纳米颗粒；和/或，该碳化镍纳米复合材料含有具有壳层和内核的核壳结构，壳层为掺杂氧的碳基质，内核为碳化镍纳米颗粒。将该碳化镍纳米复合材料应用于含氯有机化合物的催化加氢脱氯反应中，在具有较高的加氢脱氯性能的同时，不仅能避免使用高成本的贵金属催化剂，还无需使用制备过程中易产生剧毒PH3的金属磷化物催化剂，本专利技术提供的方法更为绿色环保。此外，本专利技术提供的方法所使用的碳化镍纳米复合材料，制备简单，成本低，且容易放大。在催化加氢脱氯领域具有较大的工业化价值。
附图说明
[0012]图1是制备例1、2、3制得的碳化镍纳米复合材料的X射线衍射(XRD)谱图；
[0013]图2是制备例1、2、3制得的碳化镍纳米复合材料的X射线光电子能谱图；
[0014]图3是制备例1制得的碳化镍纳米复合材料的透射电子显微镜图；
[0015]图4是制备例2制得的碳化镍纳米复合材料的透射电子显微镜图。
具体实施方式
[0016]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0017]本专利技术中，术语“掺杂氧”的“氧”是指氧元素，其中，所述碳化镍纳米复合材料的“氧含量”是指氧元素的含量，具体是指，在碳化镍纳米复合材料的制备过程中，形成的碳基质中含有的以各种形式存在的氧元素，所述“氧含量”为所有形式的氧元素的总含量。
[0018]本专利技术中，术语“碳基质”是指在高分辨透射电镜下可明显观察到层状结构的碳结构，而非无定型结构。
[0019]本专利技术中，术语“核壳结构”是指壳层为掺杂氧的碳基质，内核为碳化镍纳米颗粒的结构，该掺杂氧的碳基质包覆碳化镍纳米颗粒后形成的核壳结构呈球形或类球形。
[0020]本专利技术提供了一种催化加氢脱氯的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将含氯有机化合物与氢气接触进行催化加氢脱氯反应；其中，所述催化剂为碳化镍纳米复合材料，所述碳化镍纳米复合材料的C1s X射线光电子能谱图中，在287eV
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290eV的结合能范围存在谱峰；
[0021]其中，所述碳化镍纳米复合材料包括掺杂氧的碳基质和负载于所述碳基质上的碳化镍纳米颗粒；和/或
[0022]所述碳化镍纳米复合材料含有具有壳层和内核的核壳结构，所述壳层为掺杂氧的碳基质，所述内核为碳化镍纳米颗粒。
[0023]本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，所述碳化镍纳米复合材料中掺杂氧的碳基质，可与负载于其上的碳化镍纳米颗粒，和/或，被其所包覆的碳化镍纳米颗粒协同作用。由于所述掺杂氧的碳基质带有羧基基团，因此，所述碳化镍纳米复合材料的C1s X射线光电子能谱图中，在287eV
‑
290eV的结合能范围存在谱峰，这与现有的碳包覆碳化镍材料的谱峰均不相同，表明本专利技术的碳化镍纳米复合材料在微观结构上与其他碳包覆碳化镍材料具有实
质不同。此外，含氧官能团也会对碳化镍以及碳壳层的中心电子密度造成影响，有利于氯代官能团的吸附以及加氢脱氯反应的发生。因此，上述具有特定微观结构的碳化镍纳米复合材料，特别适用于作为催化剂应用于含氯有机化合物的催化加氢脱氯，其在具有较高的加氢脱氯性能的同时，不仅能避免使用高成本的贵金属催化剂，还无需使用制备过程中易产生剧毒PH3的金属磷化物催化剂，将所述碳化镍纳米复合材料作为催化剂使用更为绿色环保。此外，所述碳化镍纳米复合材料中的碳化镍纳米颗粒具有合理的粒径，配合掺杂氧的碳基质壳层，能够进一步提高碳化镍纳米复合材料的催化加氢脱氯活性。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述碳化镍纳米复合材料可以采用本领域已知的碳化镍纳米复合材料，本专利技术对此没有特别的限制。本专利技术对所述碳化镍纳米复合材料的制备方法也没有特别地限制，可以采用本领域所公知的任意方法来制备所述碳化镍纳米复合材料。例如，可以参照CN112705234A公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化加氢脱氯的方法，其特征在于，该方法包括：在催化剂的存在下，将含氯有机化合物与氢气接触进行催化加氢脱氯反应；其中，所述催化剂为碳化镍纳米复合材料，所述碳化镍纳米复合材料的C1s X射线光电子能谱图中，在287eV
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290eV的结合能范围存在谱峰；其中，所述碳化镍纳米复合材料包括掺杂氧的碳基质和负载于所述碳基质上的碳化镍纳米颗粒；和/或所述碳化镍纳米复合材料含有具有壳层和内核的核壳结构，所述壳层为掺杂氧的碳基质，所述内核为碳化镍纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳化镍纳米复合材料含有具有壳层和内核的核壳结构，所述壳层为掺杂氧的碳基质，所述内核为碳化镍纳米颗粒；和/或由X射线光电子能谱测得所述碳化镍纳米复合材料表面，碳的摩尔含量为60
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80％，优选为64
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76％；氧的摩尔含量为17
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27％，优选为20
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26％；镍的摩尔含量为3
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11％，优选为4
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10％；和/或所述碳化镍纳米颗粒的平均粒径为8
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30nm，优选为10
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25nm。3.根据权利要求1所述的方法，其中，制备所述碳化镍纳米复合材料的方法包括如下步骤：(1)将镍源、不含氮的有机羧酸和碱金属盐混合，得到前驱体；(2)将所述前驱体在惰性气氛下进行热解；其中，所述热解的温度为200
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400℃，优选为250
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350℃，更优选为300
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345℃，进一步优选为310
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340℃。4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(1)中，所述镍源选自氢氧化镍、碳酸镍、碱式碳酸镍和醋酸镍中的一种或多种，优选为碱式碳酸镍；和/或，所述不含氮的有机羧酸选自柠檬酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、琥珀酸、酒石酸、苹果酸、葡萄糖酸和均苯三酸中的一种或多种，优选为柠檬酸；和/或，所述碱金属盐选自氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种，优选为氯化钠和/或氯化钾；和/或，不含氮的有机羧酸以羧基计，所述镍源、不含氮的有机羧酸和碱金属盐的摩尔比为1：2
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8：0.01
‑
20，优选为1：2.5
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7.5：0.02
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1，更优选为1：3
‑
7：0.02
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0.5，进一步优选为1：3
‑
6：0.02
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴耿煌，王凡非，荣峻峰，于鹏，宗明生，谢婧新，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：