助剂对Ni-Al合金和Raney-Ni催化剂结构及1,4-丁烯二醇加氢性能的影响

采用等体积浸渍法将助剂(MgO、CuO、Co2O3)引入商品Ni-Al合金粉,经10%(w/w)NaOH溶液浸取制备Raney-Ni催化剂。通过能量色散X射线(EDX)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附测试、透射电镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征和评价实验,考察了金属助剂对Ni-Al合金粉及Raney-Ni催化剂元素组成、晶相结构、孔结构特征、表面形貌、表面酸碱性的影响。表征分析显示,不同助剂催化剂的元素含量、比表面积及表面形貌均表现出明显的差异。其中,添加助剂Cu的催化剂表面检测到较多的活性组分Ni,接近90%(w/w),该催化剂平均孔径最小(3.87 nm)、活性组分Ni颗粒分散性好。评价结果表明,该催化剂具有较佳的加氢性能,其1,4-丁烯二醇(BED)转化率为100%,1,4-丁二醇(BDO)选择性和收率分别为59.62%和59.62%,这与该催化剂较大的活性组分Ni负载量、酸强度和适中的酸量及存在的Cu对Ni分散性的提高进一步防止了Ni的严重烧结(即"限域效应")等有较大关联。

焙烧温度对1,4-丁烯二醇加氢Cu/Raney-Ni催化剂结构和性能影响

在Ni-Al合金粉上浸渍硝酸铜溶液,经不同温度焙烧得到Cu改性Ni-Al合金粉,采用质量分数10%NaOH溶液浸渍上述改性合金粉得Cu/Raney-Ni催化剂。采用EDX、XRD、N 2吸附-脱附、TEM和NH 3-TPD等手段表征了Ni-Al合金粉及相应Raney-Ni催化剂的元素含量、晶体结构、孔结构特征、表面形貌和表面酸碱性,并以1,4-丁烯二醇加氢制1,4-丁二醇为探针反应,考察了焙烧温度对Raney-Ni催化剂加氢性能的影响。表征分析表明,焙烧温度500℃所制备的CRT500催化剂比表面积较大,为64.96 m 2/g;弱酸中心比例较高,达81.2%。结果表明,焙烧温度升高,BED可实现完全转化,BDO选择性和收率均先升高后降低。其中,CRT500加氢性能较好,BED转化率为100.00%,BDO选择性为61.88%。进一步升高焙烧温度,催化剂RCT550和RCT600的BDO选择性和收率反而降低,这是由于高温下催化剂易发生团聚或烧结。结合催化剂表征可知,CRT500具有较好的加氢性能,这与该催化剂具有合适的Ni/Al物质的量比(3.84)、弱酸中心所占比例较大和活性组分Ni分散性好等因素有较大关联。

焙烧温度对1,4-丁炔二醇加氢制1,4-丁烯二醇Ni-Al2O3催化剂性能影响

采用机械化学法制备Ni-Al2O3催化剂,通过EDX、XRD、H2-TPR、BET、SEM、TEM、NH3-TPD等进行物化结构表征,以水相1,4-丁炔二醇(BYD)加氢制1,4-丁烯二醇(BED)为探针反应,研究焙烧温度对Ni-Al2O3催化剂加氢性能的影响。结果表明,焙烧温度600℃所制备的MCT600催化剂比表面积最大,为277m2/g。催化剂表面的活性组分Ni负载量(23.14%)超过理论负载量(20%),表面酸(强酸)酸强度较弱。在反应压力4MPa、温度110℃、搅拌转速500 r/min、反应时间3 h的条件下,MCT600加氢性能较好,BYD转化率25.77%,BED选择性94.08%,收率24.25%。

助剂Co对1,4-丁炔二醇加氢制1,4-丁烯二醇Ni-Al2O3催化剂性能影响

采用机械化学法制备不同Co含量的Co-Ni-Al2O3催化剂。通过XRD、H2-TPR、N2吸附-脱附、SEM、XPS等表征手段和1,4-丁炔二醇(BYD)加氢制1,4-丁烯二醇(BED)评价实验,考察不同Co含量对Ni基催化剂结构和性能的影响。结果表明,Co含量为1%的催化剂Ni金属呈无定型态分布,比表面积大,为295 m^2/g。试样Ni-Co-1加氢性能最好,BYD转化率为30.19%,BED选择性为98.32%,收率为29.68%。这与该试样活性组分Ni呈无定型态、具有较大的比表面积、表面形貌为絮状体和活性金属Ni结合能较弱有较大关联。助剂Co在1%的添加量下具有较好的分散作用和"限域效应"。

磨球尺寸对1,4-丁炔二醇加氢制1,4-丁烯二醇Ni-Al2O3催化剂性能影响

结合行星式球磨机,采用机械化学法制备Ni-Al2O3催化剂,考察磨球尺寸对Ni-Al2O3催化剂晶相结构、还原特征和1,4-丁炔二醇催化加氢性能的影响。采用PSD、EDX、XRD、H 2-TPR、BET、TEM、NH 3-TPD等对催化剂进行了物化结构表征。结果表明,试样MC6.0(大球,直径6.0 mm)具有优异的催化反应性能,1,4-丁炔二醇转化率较高,为25.47%;1,4-丁烯二醇选择性好,为87.88%,收率高达22.39%,这与该催化剂β2峰面积较大和活性组分Ni负载量(28.48%)超过理论负载量(20%)有关联。

反应温度对Raney-Ni催化剂1,4-丁炔二醇加氢性能的影响及其结构变化

采用10%的NaOH溶液浸取商品Ni-Al合金粉(80~100目)制备Raney-Ni催化剂。通过XRD、N2吸附-脱附、TEM表征手段和评价实验,考察了反应温度对Raney-Ni催化剂元素组成、晶相结构、孔结构特征和1,4-丁炔二醇加氢性能的影响。结果表明,温度为150℃反应后的RN150试样具有类似树叶形貌的网状结构。评价结果表明,反应温度为150℃下催化剂加氢性能最好,BYD转化率为51.00%,BED选择性为94.61%,收率为48.25%。