尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐

• Published in: 催化学报 Vol. 38; no. 7; pp. 1166 - 1173
• Main Author: 李杰 任远航 岳斌 贺鹤勇
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 复旦大学化学系,上海市分子催化与功能材料重点实验室,上海200433 2017
• Subjects: 丁二酸酐; 加氢; 尖晶石; 镍; 顺酐; Spinel; 顺酐; 尖晶石; Succinic anhydride; 加氢; Nickel; 丁二酸酐; 镍; Hydrogenation; Maleic anhydride
• ISSN: 0253-9837; 1872-2067
• DOI: 10.1016/S1872-2067(17)62844-4

开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高（170–260℃）和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750°C还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为：Ni（7.5%）/Al2O3〉Ni（5%）/Al2O3〉Ni（2.5%）/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni（2.5%）/Al2O3,Ni（5%）/Al2O3和Ni（7.5%）/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni（5%）/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni（5%）/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750℃还原温度下,Ni（5%）/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni（5%）/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h^-1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.