一种磁性Nix%@FeNb2O6复合催化剂、制备方法及其应用

本发明涉及负载型双金属氧化物催化剂，尤其涉及一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂、制备方法及其应用。

背景技术：

1、目前可再生资源的绿色转化和高效利用以替代传统化石能源受到了越来越多的关注，其中生物质被认为是一种有前途的能源，可以缓解全球气候变化。所以开发绿色、低碳、高效的生物质转化技术以获取高值含氧有机化学品和清洁液体燃料的相关研究前景极为可观。

2、现有技术中，生物质催化加氢转化工艺采用的催化剂多为不可回收型。然而单体金属氧化物催化剂和传统的固体催化剂孔隙率低，活性位点少，并且极不稳定。因此，为了提高其稳定性和活性，与其他金属氧化物掺杂形成双金属配合物是一种改良的选择。常用的双金属氧化物具有较好的工艺稳定性，以及足够的酸碱活性中心，再将其负载镍金属，可以提高其活性。然而，由于较高的反应活性与其独特的孔径分布有关，为了确保能获取高收率的柠条衍生可溶物，需要提高催化剂的比表面积以暴露更多的活性位点，这就大大提高了催化剂的造价。

3、由于过渡金属氧化物可有效活化h2，进一步诱导柠条中>c-o-桥键的裂解，同时为了达到杂原子脱除的同时抑制芳环加氢的目的，就需要精确调控活性氢物种的转化。然而，在调节反应中，尤其是在相对较高的温度下，现有技术使用的催化剂通常易出现烧结和s/n敏感等问题，进而造成催化剂用量大、工艺成本高等困扰。另外，现有技术使用的催化剂难以回收或再生，阻碍了其大规模应用和经济效益的提升。

4、有鉴于此，急需开发一种应用于柠条及其相关模型化合物的催化加氢转化反应的催化剂，彻底解决烧结、s/n敏感、活性组分易流失和难回收等问题。

技术实现思路

1、为解决传统双金属氧化物催化剂在反应过程中烧结、s/n敏感、活性组分易流失和难回收等技术问题，本发明公开了一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂、制备方法及其应用。

2、为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

4、a、将一定量的水合草酸铌、硝酸铁分散于去离子水中，室温下搅拌，将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬水热釜中，缓慢注入一定量氨水，调节ph，随后将釜体放入鼓风干燥箱加热并进行保温；

5、b、步骤a得到的溶液冷却至室温后，进行离心分离，再用去离子水和乙醇交替洗涤数次，对得到的固体样品进行真空烘干，随后放入管式炉煅烧，得到载体即磁性fenb2o6纳米催化剂；

6、c、将一定量的硝酸镍、磁性fenb2o6纳米催化剂加入去离子水中，加入氨水，随后进行水浴搅拌，对混合物进行离心并用去离子水和乙醇交替洗涤，随后放入干燥箱烘干，再将所得固体放入管式炉中烧制，得到磁性nix％@fenb2o6复合催化剂。

7、进一步地，步骤a中，水合草酸铌、硝酸铁的摩尔比为2：1，混合溶液体积与聚四氟乙烯内衬水热釜的容积比为(60-75):100，调节ph＝8。

8、进一步地，步骤a和步骤b中，加入氨水量与去离子水体积比为(5-20):100；水热保温温度为160℃，保温时间为12～18h。

9、进一步地，步骤b中，离心转速为5000rpm，离心时间为5～8min；真空干燥温度为80℃，干燥时间为8～12h；管式炉升温速率为3℃/min，保温温度为600℃，保温时间为2h。

10、进一步地，步骤c中，硝酸镍与磁性fenb2o6纳米催化剂的质量比例为x:100，x＝5,10,15,20，制得的催化剂分别为ni5％@fenb2o6，ni10％@fenb2o6，ni15％@fenb2o6和ni20％@fenb2o6，加入氨水量与去离子水体积比为(5-20):100。

11、进一步地，步骤c中，将装有混合溶液的烧杯放入水浴搅拌，温度为60℃，时间为1h；离心转速为5000rpm，离心时间为5～15min；真空干燥温度为80℃，干燥时间为4～12h。

12、进一步地，步骤c中，管式炉升温速率为3℃/min，保温温度为460℃，保温时间为2h。

13、本发明还公开了磁性nix％@fenb2o6复合催化剂在柠条有机质及其相关模型化合物的催化加氢转化反应中的应用。如，应用于柠条相关模型化合物催化加氢转化反应，以及对于柠条有机质催化加氢转化反应中的应用。

14、本发明的有益效果是，制备工艺创新、安全可行。

15、先以硝酸铁为铁源，水合草酸铌为铌源，氨水作为ph调节试剂调节溶液为碱性，采用一锅水热法后，将其经过洗涤及管式炉烧制后得到磁性fenb2o6纳米催化剂；再以硝酸镍为镍源，磁性fenb2o6纳米催化剂为载体，通过改性沉积沉淀法，再将其经过洗涤及管式炉烧制后即可得到一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂。

16、与现有技术相比，该磁性nix％@fenb2o6复合催化剂，具有以下优势：

17、(1)该方法制得的磁性nix％@fenb2o6复合催化剂中，铁、铌和镍物种的分散程度较高，没有明显团聚。

18、(2)磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备工艺新颖，安全性高，制得的磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的稳定性好。

19、(3)磁性nix％@fenb2o6复合催化剂选用磁性fenb2o6纳米催化剂为载体，fe是地球上最丰富的过渡金属，且多以氧化铁形式存在，其在催化剂方面被广泛应用。nb由于nb5+离子与氧化铁结构具有相容性，且nb2o5由于其优异的化学和热稳定性，被认为是一种很有前途的修饰氧化铁结构的添加剂。

20、(4)磁性nix％@fenb2o6复合催化剂是负载型双金属氧化物催化剂，ni因其优异的加氢活性和低廉的价格被认为是理想的催化加氢催化剂，且ni在惰性的c-o、c-h和c-c活化中具有很强的活性。

21、(5)磁性nix％@fenb2o6复合催化剂具有固有磁性特征，因此还可通过外部磁场对催化剂进行回收再利用，具有大规模应用的潜力。

22、(6)将该催化剂中的一种ni20％@fenb2o6复合催化剂用于柠条有机质催化加氢转化反应过程中，以及柠条相关模型化合物催化加氢转化反应中，均表现出了优良的催化活性，可以有效裂解>c-o-桥键，促进柠条有机质的解聚，由此可以获取富含高价值>coh官能团的生物油。

技术特征：

1.一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.如权利要求1所述的一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤a中，水合草酸铌、硝酸铁的摩尔比为2：1，混合溶液体积与聚四氟乙烯内衬水热釜的容积比为(60-75):100，调节ph＝8。

3.如权利要求2所述的一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤a和步骤b中，加入氨水量与去离子水体积比为(5-20):100；水热保温温度为160℃，保温时间为12～18h。

4.如权利要求3所述的一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤b中，离心转速为5000rpm，离心时间为5～8min；真空干燥温度为80℃，干燥时间为8～12h；管式炉升温速率为3℃/min，保温温度为600℃，保温时间为2h。

5.如权利要求4所述的一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤c中，硝酸镍与磁性fenb2o6纳米催化剂的质量比例为x:100，x＝5,10,15,20，制得的催化剂分别为ni5％@fenb2o6，ni10％@fenb2o6，ni15％@fenb2o6和ni20％@fenb2o6，加入氨水量与去离子水体积比为(5-20):100。

6.如权利要求5所述的一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤c中，将装有混合溶液的烧杯放入水浴搅拌，温度为60℃，时间为1h；离心转速为5000rpm，离心时间为5～15min；真空干燥温度为80℃，干燥时间为4～12h。

7.如权利要求6所述的一种磁性nix％@fenb2o6复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤c中，管式炉升温速率为3℃/min，保温温度为460℃，保温时间为2h。

8.采用如权利要求1-7中任一所述的制备方法制得的磁性nix％@fenb2o6复合催化剂在柠条有机质及其相关模型化合物的催化加氢转化反应中的应用。

技术总结
本发明公开了一种磁性Ni<subgt;x％</subgt;@FeNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;复合催化剂的制备方法及其应用，涉及负载型双金属氧化物催化剂技术领域。先以水合草酸铌为铌源、硝酸铁为铁源，通过一锅水热法制得磁性FeNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;纳米催化剂；再以硝酸镍为镍源，磁性FeNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;纳米催化剂为载体，通过改性沉积沉淀法，制得磁性Ni<subgt;x％</subgt;@FeNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;复合催化剂。本发明的有益效果是，Ni<subgt;x％</subgt;@FeNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;复合型催化剂中，铁、铌和镍物种的分散程度较高，没有明显团聚，具有高活性，高稳定性等特点；还可利用催化剂的磁性进行回收再利用，弥补了传统金属催化剂在反应后易流失和难回收等缺点；将该Ni<subgt;x％</subgt;@FeNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;复合型催化剂用于柠条及其相关模型化合物的催化加氢转化，因具有较高的>C‑O‑键裂解活性，能更有效促进柠条有机质的解聚，由此获取富含高价值>COH官能团的生物油。

技术研发人员：刘光辉,王涵,亢玉红,高勇,白锦军,李彦军,王爱民,康洁
受保护的技术使用者：榆林学院
技术研发日：
技术公布日：2024/7/9