Ni/膨润土催化剂制备及对硝基苯加氢合成苯胺的催化性能研究

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Ni基催化剂因其在许多反应中表现出良好的催化活性而备受关注,膨润土是广西的优势资源,以膨润土为载体制备用于硝基苯催化加氢合成苯胺的Ni基催化剂,能够进一步拓宽膨润土的应用范围,提高膨润土的附加值,此外,苯胺是一种应用前景良好的化工原料,由其制得的化工产品已有三百多种,随着社会的发展,苯胺的市场需求进一步扩大。本文以硝基苯催化加氢合成苯胺为探针反应,研究了Ni/膨润土催化剂的制备及其催化加氢性能,论文的主要内容有:(1)以膨润土为载体,通过浸渍法制备了不同负载量的Ni/膨润土催化剂,采用XRD、H2-TPR、H2-TPD、XPS等手段对Ni/膨润土催化剂进行表征,并考察了H2空速和硝基苯空速对催化反应的影响,结果表明,Ni负载量为20 wt%的Ni/膨润土催化剂上Ni的分散度更高且晶粒尺寸较小,因此,具有较好的催化活性,在氢气空速约为4800 mL·gcat-1·h-1,硝基苯液相空速约为4.8mL·gcat-1·h-1,反应温度300℃条件下,硝基苯转化率和苯胺选择性分别为为95.7%和98.8%,但是当硝基苯空速为3.6mL·gcat-1·h-1时,Ni/膨润土催化剂在11h后失活。(2)为了提高Ni/膨润土催化剂的稳定性,以酸化膨润土为载体,溴化十六烷基三甲铵为分散剂,采用微波辅助法制备了不同Ni负载量的Ni/酸化膨润土催化剂,采用XRD, SEM等手段对Ni/酸化膨润土催化剂进行表征,考察了反应温度、H2空速、硝基苯液相空速等工艺条件对硝基苯催化加氢反应的影响,结果表明,微波辅助提高了属态Ni的分散度,增强了Ni与酸化膨润土之间的相互作用,在氢气空速约为4800 mL·gcat-1·h-1,硝基苯液相空速为3.6 mL·gcat-1·h-1,还原温度500℃,反应温度300℃条件下,60 h反应时间内,硝基苯转化率大于99%,苯胺选择性约为95%。此外,在硝基苯催化加氢反应中,产物若受热不均匀则易焦结而产生积碳。(3)为了提高Ni/酸化膨润土催化剂的抗积碳性能,向Ni/酸化膨润土催化剂中引入第二组分硼(B)制备了Ni-B/酸化膨润土催化剂,结果表明,当Ni-B/酸化膨润土催化剂中B含量为0.75 wt%时,该催化剂在500℃经H2还原后,B和易于积碳的Ni结合形成Ni2B, B与Ni结合可以阻止硝基苯在易于积碳的Ni上发生反应,延缓积碳在Ni-B/酸化膨润土催化剂表面的积累。在反应温度300℃,氢气空速约为4800 mL·gcat-1·h-1,硝基苯液相空速为3.6 mL·gcat-1·h-1条件下,105 h反应时间内,硝基苯转化率大于99.2%且苯胺的选择性约为96%,与Ni/酸化膨润土催化剂相比,B含量为0.75 wt%的Ni-B/酸化膨润土催化剂的寿命由60 h增加到105 h,B的引入有效的减缓了的积碳的形成。
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