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负载型镍基催化剂及其低温苯加氢性能研究
摘要：
负载型镍基催化剂广泛应用于苯加氢反应中。本研究通过不同载体材料载体负载不同质量比的镍催化剂，对其低温苯加氢性能进行了研究。结果表明：载体材料和负载比对镍基催化剂的性能有明显的影响。Al2O3载体对苯加氢活性具有显著的促进作用。随着负载比的升高，催化剂的苯加氢性能先增强后降低。在选择合适的载体和负载比下可以制备出优良的催化剂。
关键词：负载型镍基催化剂；低温苯加氢；载体材料；负载比
1.引言
苯及其衍生物是工业上广泛使用的有机物，其制备过程中常需要进行苯加氢反应。传统的苯加氢反应在高压（5-10MPa）和高温（300-400℃）下进行，能够有效地降低苯环向其他方向的转化，但是在这种条件下需要大量能源消耗，且催化剂的使用寿命较短。因此，研究低温苯加氢催化剂具有重要的实际意义。
镍基催化剂是苯加氢反应中常用的催化剂之一，因其价格便宜，且催化活性较高。但是，镍催化剂在苯加氢反应中易受到苯环向其他方向的转化影响，形成副反应，影响催化剂的活性和选择性。因此，通过负载镍催化剂的方式可以提高其稳定性和选择性，并延长其使用寿命。
本研究通过选择不同载体材料并对其进行负载，制备了不同质量比的负载型镍基催化剂，并研究了其低温苯加氢性能。
2.实验部分
2.1材料与方法
本研究中所使用的镍载体催化剂的载体材料分别为Al2O3、ZrO2和SiO2，负载比为2%、4%、6%、8%和10%。催化剂的制备采用了共沉淀法。具体步骤如下：
①将Ni(NO3)2和载体材料按照负载比称取；
②向载体材料中加入一定量的去离子水，搅拌均匀，并保持相对稳定的悬浮液状态；
③加入NaOH溶液滴定至pH为7-8，并保持搅拌2h；
④将悬浮液加热至90℃，持续烘干6h；
⑤将烘干后的样品置于流化床反应器中进行还原处理。
2.2实验条件
本研究采用流化床反应器进行苯加氢反应，反应条件为：反应压力0.1MPa，反应温度80℃，当生成气体C6H6计量达到0.5mmol时，停止反应，得到反应产物。反应后，采用氢化物发生器生成化学平衡气相反应产物，并用气相色谱仪分析产物的组成。
3.结果与讨论
本研究采用不同载体材料，探究了对应质量比的催化剂的苯加氢性能。
3.1载体材料对催化剂性能的影响
在相同负载比的条件下，不同载体材料对催化剂的性能具有显著的影响。
（1）Al2O3载体
在相同负载比的条件下，Al2O3载体对催化剂的苯加氢活性具有明显的促进作用。如图1所示，在80℃下，负载比为4%时，Al2O3载体负载的催化剂展现了最高的苯加氢活性。可能是由于Al2O3载体表面负载的Ni颗粒尺寸较小，表面形貌良好且分散性较好，从而提高了催化剂的表面积和活性。
（2）ZrO2载体
ZrO2载体的负载型镍基催化剂在苯加氢反应中的催化活性与Al2O3载体相比较差。在80℃下，负载比为4%时，ZrO2载体负载的催化剂表现出的苯加氢活性最低。可能是由于ZrO2载体表面负载的Ni颗粒尺寸较大，且表面不够平整，催化剂内部产生了聚集现象，降低了表面积和活性。
（3）SiO2载体
SiO2载体对苯加氢活性的影响不明显。在80℃下，不同负载比的SiO2载体负载的催化剂表现出的苯加氢活性变化幅度较小。可能是由于SiO2载体表面负载的Ni颗粒尺寸适中，表面形貌处于Al2O3和ZrO2之间，从而表现出了中等的苯加氢反应活性。
3.2负载比对催化剂性能的影响
在相同载体材料的条件下，负载比对催化剂的苯加氢性能也具有显著的影响。如图2所示，在Al2O3载体的催化剂中，负载比为4%的催化剂展现了最高的苯加氢单位时间转化率；但当负载比进一步提高时，催化剂的苯加氢性能又会逐渐下降。可能是由于Ni颗粒的数目随着负载比的提高而增加，使得Ni之间的相互作用更加明显，从而导致了催化剂表面积的降低和活性的下降。
在不同载体材料下的催化剂中，负载比带来的影响存在一定的差异。在Al2O3载体中，负载比为4%时呈现出最佳的催化效果；而在SiO2载体中，负载比为6%的催化剂表现出了最佳的苯加氢性能。
4.结论
本研究通过制备不同载体材料和不同负载比的负载型镍基催化剂，研究了其低温苯加氢性能。结果表明，载体材料和负载比对镍基催化剂的性能有明显的影响。Al2O3载体对苯加氢活性具有显著的促进作用；随着负载比的升高，催化剂的苯加氢性能先增强后降低。在选择合适的载体和负载比下可以制备出优良的催化剂。本研究可为苯加氢反应中催化剂的开发和优化提供参考。