一种碳包覆镍基催化剂的制备方法及在技术

本发明专利技术涉及催化剂制备方法以及5‑

【技术实现步骤摘要】
Chemistry,2021,23(20):7996
‑
8002.]，用
Ni
–
Ce/Al2O3为催化剂，通过调节反应温度，在水和
THF
的混合体系中，
140℃
和
50bar H2得到了
96
％的
BHMF。
而
Perret
等人
[Perret,No
é
mie,et al.Catalytic Response and Stability of Nickel/Alumina for the Hydrogenation of 5
‑
Hydroxymethylfurfural in Water[J].ChemSusChem,2016,9(5):521
‑
531.]，通过煅烧还原
NiAl
层状双氢氧化物，制备了活性优异的
Ni/Al2O3催化剂，在
80℃
，
2MPa H2，可得到
100
％产率的
BHMTHF。
但如何进一步提高
Ni
基催化剂的催化活性，设计一种高效
、
高选择性
、
低成本的
Ni
基催化剂，以及选择合适的反应条件，实现高效制备
BHMF
和
BHMTHF
的方法是当前研究的重要方向
。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种碳包覆镍基催化剂的制备方法及在5‑
羟甲基糠醛制备2，5‑
二羟甲基呋喃和2，5‑
二羟甲基四氢呋喃的应用
。
该催化剂为非贵金属镍基催化剂，采用生物质原料葡萄糖为碳源，硝酸镍为活性金属原料，采用溶剂热法一锅制备镍基催化剂前体，随后焙烧还原，得到碳包覆镍基催化剂，该催化剂制备方法简单，同时在催化5‑
羟甲基糠醛加氢中具有良好催化效果，可在低温条件下选择性合成2，5‑
二羟甲基呋喃和2，5‑
二羟甲基四氢呋喃
。
且催化剂稳定性良好，具有较强的磁性，便于分离回收，具有优良的工业应用前景
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种碳包覆镍基催化剂，由以下方法制备而成：
[0005](1)
称取一定质量葡萄糖
、
六水合硝酸镍溶于异丙醇溶液中，加热混合溶液到
40
‑
70℃
辅助葡萄糖
、
硝酸镍溶解，随后转入到可以密闭的耐高压反应釜中，在磁力搅拌下加热到
150
‑
200℃
，并保留4‑
8h。
冷却至室温后减压过滤，洗涤滤饼，真空
60
‑
100℃
干燥，得到固体命名为
Ni
‑
GL。
[0006]所述葡萄糖
、
六水合硝酸镍
、
异丙醇加入量比为
(0.5
‑
3)g:(0.5
‑
3)g:(50
‑
300)mL。
[0007](2)
将步骤
(1)
得到的催化剂前体
(Ni
‑
GL)
，在氮气气氛中
、
程序升温还原，冷却到室温后用氧气钝化，得到碳包覆镍基催化剂
(Ni@C
‑
T,T
代表还原温度：
250、300、400、500、600、700)。
[0008]其特征在于：所述葡萄糖
、
六水合硝酸镍
、
异丙醇加入量比为
(1
‑
2)g:(1
‑
2)g:(100
‑
250)mL。
[0009]进一步地，步骤
(1)
中所述辅助溶解温度为
60℃。
[0010]进一步地，步骤
(1)
中所述反应釜中反应温度为
180℃
，保留
6h。
[0011]进一步地，步骤
(1)
中所述过滤洗涤过程为无水乙醇洗三次，超纯水洗三次
。
[0012]进一步地，步骤
(1)
中所述真空干燥温度为
80℃。
[0013]进一步地，步骤
(2)
中所述还原过程为：在通氮气的管式炉中以
2℃/min
升温到
200
‑
700℃
，保温1‑
3h
，随后自然冷却到室温
。
[0014]优选为：在通氮气的管式炉中以
2℃/min
升温到
300℃
，保温
2h
，随后自然冷却到室温
。
[0015]进一步地，步骤
(2)
中所述氧气钝化过程为用氧气体积百分比为1％的氧气和氮气混合气钝化
2h。
[0016]本专利技术还提供了一种上述一种碳包覆镍基
(Ni@C
‑
T)
催化剂在5‑
羟基糠醛加氢制
备
2,5
‑
二羟甲基呋喃和
2,5
‑
二羟甲基四氢呋喃中的应用
。
[0017]将催化剂
、
溶剂和5‑
羟甲基糠醛按照用量比
(10
‑
50)mg:(10
‑
20)mL:1mmol
的比例加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入
1bar
‑
50bar
氢气，在磁力搅拌
、25
‑
120℃
下反应
0.5
‑
3h
，得到
2,5
‑
二羟甲基呋喃和
2,5
‑
二羟甲基四氢呋喃
。
[0018]优选为：将催化剂
、
甲醇和5‑
羟甲基糠醛按照用量比
40mg:10mL:1mmol
的比例加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入
10bar
氢气，在磁力搅拌
、50℃
下反应
2h
，得到
2,5
‑
二羟甲基呋喃
。
[0019]优选为：将催化剂
、
水和5‑
羟甲基糠醛按照用量比
40mg:10mL:1mmol
的比例加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入
10bar
氢气，在磁力搅拌
、40℃
下反应
1.5h
，得到
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳包覆镍基催化剂，由以下方法制备而成：
(1)
称取葡萄糖
、
六水合硝酸镍溶于异丙醇溶液中，加热混合溶液到
40
‑
70℃
进行溶解，随后转入到可密闭的耐高压反应釜中，在磁力搅拌下加热到
150
‑
200℃
，并保留4‑
8h
；冷却至室温后减压过滤，洗涤滤饼，于真空
60
‑
100℃
干燥，得到催化剂前体
(Ni
‑
GL)
；其中，所述葡萄糖
、
六水合硝酸镍
、
异丙醇加入量比为
(0.5
‑
3)g:(0.5
‑
3)g:(50
‑
300)mL
；
(2)
将步骤
(1)
得到的催化剂前体，在氮气气氛中
、
程序升温还原，冷却到室温后用
O2氧气钝化，得到碳包覆镍基催化剂
(Ni@C
‑
T,T
代表还原温度：
250、300、400、500、600、700)。2.
根据权利要求1中所述的催化剂，其特征在于：所述葡萄糖
、
六水合硝酸镍
、
异丙醇加入量比为
(1
‑
2)g:(1
‑
2)g:(100
‑
250)mL。3.
根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：步骤
(2)
中所述还原过程为：在通氮气的管式炉中以1‑
3℃/min
升温到
200
‑
700℃
，保温1‑
3h
，随后冷却到室温后用
O2氧气钝化，得到碳包覆镍基催化剂
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪海，黄仁杰，杨子豪，于镇东，李铮，唐兴，林鹿，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：