镍催化剂的合成及其在催化加氢中的应用ppt课件
镍催化加氢
2绿色化学是当今科研和生产的世界潮流，我国已在重大科研项目研究的立项上向这个方向倾斜。
催化加氢反应一般生成产物和水，不会生成其它副产物，具有很好的原子经济性。
加氢反应的应用很广泛。
加氢过程在石油炼制工业中，除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制。
在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。
在有机化工中则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇等。
此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯等。
3早在1902年，Normann 就实现了用镍催化剂使脂肪加氢来制取硬化油的工业化生产。
近年来，镍系催化剂无论是在制备方法还是在应用领域，都取得了巨大的发展，镍应用于烯烃，炔烃，苯，硝基化合物，含羰基的化合物的催化加氢。
4按照催化剂的改性方法，将镍催化剂分为骨架镍催化剂、负载型催化剂以及其它类型镍催化剂。
5骨架镍，是应用最广泛的一类镍系加氢催化剂，也称雷尼镍。
具有很多微孔，是以多孔金属形态出现的金属催化剂，制备骨架形催化剂的主要目的是增加催化剂的表面积，提高催化剂的反应面，即催化剂活性。
具体的制备方法：将 Ni 和 Al ，Mg ，Si ，Zn 等易溶于碱的金属元素在高温下熔炼成合金，将合金粉碎后，再在一定的条件下，用碱溶至非活性组分，在非活性组分去除后，留下很多孔，成为骨架形的镍系催化剂。
6薛勇等[8]以邻硝基甲苯和草酸二乙酯为起始原料，合成邻硝基苯丙酮酸乙酯的乙醇碱性溶液，再用雷尼镍催化剂，在60～70℃、1.5MPa 压力下，用催化氢化法合成了吲哚-2-甲酸，总收率为70% （以邻硝基甲苯计算）用熔点、NMR 、GC - MS 谱图表征了该化合物。
雷尼镍催化氢化方法合成吲哚-2-甲酸成本较低、后处理简单、无环境污染。
其合成路线为： CH 3NO 2+(COOC 2H 5)2C 2H 5ONa CH 2C OCOOCH 2CH 3NO 2 CH 2C OCOOCH 2CH 3NO 2+H 2Ni NH COOH胡少伟等[10]采用骤冷法制备了改性骨架镍，将其应用于3, 4-二甲基硝基苯的催化加氢制备3, 4-二甲基苯胺。
催化氢化催化剂PPT课件
Ni
第13页，共19页。
催化氢化反应中，Ni 系催化剂
加氢催化剂预硫化技术
加氢催化剂在制备过程中金属组分大部分是以氧化物的形式附 着在载体的活性点位上。实践证明，只有将这些金属氧化物转化 为硫化物，催化剂才有较高的加氢活性，而预硫化就是实现这种 转化的工艺过程，它进行的好坏直接关系到催化剂的活性、稳定 性及寿命。
镍和铝在氢化过程中易流失葡萄第一代加氢催化剂raney镍第一代加氢催化剂raney镍第二代加氢催性能得到明显的改善反应条件要求高催化剂的稳定性较差优异的葡萄糖加氢反应性能活性高选择性好反应条件温和催化剂十分稳定不存在钌的流失问题性能得到明显的改善反应条件要求高催化剂的稳定性较差优异的葡萄糖加氢反应性能活性高选择性好反应条件温和催化剂十分稳定不存在钌的流失问题葡萄糖加氢催化剂糖加氢催化剂第二代加氢催化剂多元改性raney镍化剂多元改性raney镍第三代加氢催化剂ruc第三代加氢催化剂rucni骨架镍具有很大表面在催化剂的表面吸符有大量的活化氢并且ni本身的活性也很容易氧化因此该类催化剂非常容易引起燃烧一般在使用之前均放在有机溶剂中如催化氢化反应中ni系催化剂使用骨加镍催化剂需注意乙醇等
载体：为增大催化剂的表面在催化剂制备中加入的多孔物质
钯C（Pd/C)
Lindlar(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉 炔 Lindlar 烯
Pd
第15页，共19页。
催化氢化反应中，铂（Pt）催化剂
铂（Pt）为催化剂
铂 Na2PtCl6 + 2HCl + 6NaOH Pt + 2HCOONa + 6NaCl + 4H2O H2PtCl6 + NaBH4 Pt
葡萄糖加氢 催化剂
Ni
《雷尼镍催化剂》课件
雷尼镍催化剂的研究趋势和挑战
要点一
总结词
要点二
详细描述
未来雷尼镍催化剂的研究将更加注重微观结构和性能关系 的研究，以揭示其催化机理和反应机制。同时，如何提高 其稳定性和循环利用性也是研究的重点和挑战。
随着科学技术的不断发展，对雷尼镍催化剂的研究将更加 深入和精细。未来，研究者将更加注重对其微观结构和性 能关系的研究，以揭示其催化机理和反应机制。同时，如 何提高雷尼镍催化剂的稳定性和循环利用性也是研究的重 点和挑战。通过改进制备方法、优化反应条件和提高材料 性能等手段，有望实现雷尼镍催化剂的更广泛应用和更高 效转化。
《雷尼镍催化剂》PPT课件
目录
• 雷尼镍催化剂简介 • 雷尼镍催化剂的化学性质 • 雷尼镍催化剂的合成方法 • 雷尼镍催化剂的应用 • 雷尼镍催化剂的发展前景
01
雷尼镍催化剂简介
雷尼镍催化剂的定义
01
雷尼镍催化剂是一种以镍为主要 活性组分的加氢催化剂，通常采 用Raney工艺制得。
02
它具有高活性、高选择性、低成 本等优点，广泛应用于石油化工 、精细化工和有机合成等领域。
在有机合成中的应用
合成有机化合物
雷尼镍催化剂能够催化多种有 机化合物的合成，如醇、醛、
酮等。
选择性催化
在有机合成中，雷尼镍催化剂 具有较高的选择性，能够实现 特定化合物的选择性合成。
简化合成步骤
使用雷尼镍催化剂可以简化某 些有机化合物的合成步骤，提 高合成效率。
高温催化活性
雷尼镍催化剂在高温下仍具有 较好的催化活性，适用于一些 需要较高温度的有机合成反应
在新能源和环境科学中的应用
燃料电池
太阳能利用
新型镍催化剂在苯加氢中的应用研究
由表 4可见 ,在 85～340 ℃之间进行苯加氢反应 ,
实验结果表明在 110～240 ℃苯的转化率为 100%。说
明该镍催化剂活性较高 ,选择性好 ,能够在较宽的温度
范围内催化苯加氢反应而且不发生副反应 ,但同时发
现在低温时 , 苯加氢转化率较低 , 在 110 ℃时突变为
100% ,这可能是由于内扩散的影响 。 由表 5可见 ,对 100%转化率的产品液体进样 ,发
1 实验
本文中的新型催化剂为 N iO - MoO3 /A l2O3 - TiO2 负载型镍基催化剂 ,负载型镍基催化剂的传统制备方 法主要有浸渍法 ,离子交换法 ,沉淀法等 [4 ] 。本实验采 用溶胶 - 凝胶法制备镍催化剂 ,它具有添加组分混合 物不受化学计量组成的影响 ,金属粒子的微观易受控 制 ,比表面积孔隙率高 ,活性组分分离度高 ,催化剂热
3收稿日期 : 2008 - 09 - 19 作者简介 :周凯 (1982—) ,男 ,江苏海安人 ,硕士 ,助教 ,从事精细石油化学品深度加工研究 。电话 : 0519 - 88817555 转 3701, 13515251664, E - mail: zhoukai416@163. com。
第 36卷第 6期 周凯 :新型镍催化剂在苯加氢中的应用研究
33
水清洗烘干备用 ; ( 2) 将计算量的硝酸镍与钛酸丁酯
的醇溶液 ,放置于水浴中 ,并不断搅拌 ,形成均匀溶液 ;
(3) 将 (1)载体与 (2)中制得的溶液进行等体积浸渍 ,通
过改变浸渍后的浓度来控制金属负载量 ; (4) 浸渍完全
后 ,将催化剂沥干 ,于 60～100 ℃烘干 ,在一定温度下焙
第 36卷第 6期 2008年 12月
镍催化剂的合成及其在催化加氢中的应用共19页文档
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在来自眼的跛子肩上。——叔本华谢谢！
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镍催化剂的合成及其在催化加氢中的 应用
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
镍催化剂催化加氢的机理探究
镍催化剂催化加氢的机理探究镍催化剂催化加氢的机理探究在化学领域中，催化剂的使用极为广泛，而镍催化剂作为一种重要的催化剂，具有在加氢反应中的广泛应用。
本文将深入探究镍催化剂催化加氢的机理，并分享我对这一主题的观点和理解。
我们来了解一下加氢反应的基本原理。
1. 加氢反应的基本原理加氢反应是指将氢气与有机化合物在催化剂的作用下发生反应，将有机化合物中的双键或多键转化为单键的过程。
这种反应在化学工业中具有广泛的应用，常见的加氢反应包括饱和烃的制备、不饱和化合物的加氢脱氢、氢化物的还原和环代谢等。
2. 镍催化剂的特点与应用镍催化剂具有许多独特的特点，例如催化性能高、催化活性可调节、易得性好等。
镍催化剂在许多加氢反应中都表现出优秀的催化活性和选择性。
镍催化剂还具有较低的成本和环境友好性，因此被广泛应用于工业生产中的加氢反应。
3. 镍催化剂催化加氢的机理镍催化剂催化加氢的机理涉及多个步骤，以下为具体内容：3.1 吸附和激活氢气镍催化剂首先通过吸附氢气使其激活。
在催化剂表面，氢气分子会与表面的镍原子形成键合，从而使氢气中的化学键变得更容易断裂。
3.2 吸附和激活有机化合物在催化剂表面，有机化合物分子与镍原子形成键合，吸附在催化剂表面，从而使有机化合物中的双键或多键易于断裂。
3.3 反应步骤在催化剂表面上，吸附的氢气和有机化合物发生反应，产生中间体。
这些中间体随后发生反应，断裂原有的化学键，生成新的化学键，最终得到目标产物。
4. 我对镍催化剂催化加氢机理的观点和理解镍催化剂催化加氢的机理是一个复杂的过程，涉及多个步骤和反应中间体的生成。
我认为，在研究镍催化剂催化加氢机理时，需要综合考虑各个因素的影响，如镍催化剂的结构、活性位点的形成以及反应条件等。
镍催化剂的催化性能也受到催化剂的负载、助剂的添加等因素的影响。
总结：镍催化剂催化加氢是一种重要的反应，具有广泛的应用前景。
在镍催化剂催化加氢的机理探究中，深入理解反应的步骤和中间体生成的机制对于提高催化剂的活性和选择性具有重要意义。
镍催化剂的合成及其在催化加氢中的应用ppt课件
镍催化剂组成与制备
Ni-Al合金的浸溶，最常用的是用碱浓度为20-40%的苛性 钠水溶液将合金中无活性组分Al浸溶除去，NaOH使用量可 由合金中Al含量计算，其反应式为： 2Al+2NaOH+2H2O NaAlO2+3H2↑
助剂： Fe、Cu、Co、Ti、Mo、V、Mn等
镍催化剂组成与制备
负载镍制备： 氧化铝制备和催化剂制备
氧化铝载体制备工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
镍基催化剂干混法生产工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
兰尼镍组成：
用Ni、Co、Fe及Cu与Al或Si熔融，然后用碱除去 Al和Si就制得了这些金属的活泼态催化剂，即兰尼镍型 催化剂，又称为骨架型催化剂。 二元合金：Ni-Al（最常用）、Ni-Si
催化剂残留al较高活性差活性氢减少8595为宜11性质优点缺点多孔结构活泼金属原子nicofecu等的分散度高比表面积大活性高容易自燃价格便宜催化活性高被广泛用于有机合成和工业生产的氢化反应中存在高能耗碱洗废液无法利用而污染环境铝资源浪费使用中存在易燃操作条件严格负载镍良好的催化活性稳定性及抗积碳性能价格较低加氢性能好选择性高工艺简单精细化工领域中得到广泛应用仅限于在悬浮床加氢反应器中使用催化剂与产物分离困难生产成本高
兰尼镍
负载镍
价格较低、加氢 良好的催化活性、 性能好、选择性 稳定性及抗积碳 高、工艺简单、 性能 精细化工领域中 得到广泛应用
镍催化剂在加氢中的应用
1、不饱和化合物、芳香族化合物和杂环化合物的加氢： 其加氢条件取决于双键位置及其双键相连碳原子上取代基的活 性。 2、杂环化合物的加氢：含氧杂环、含氮杂环化合物、酮 式-羟基吡咯、吲哚及咔唑中的吡咯环；各种吡咯羧酸酯；羟基 吡咯及其衍生物。
纳米贵金属催化剂的制备及其在催化加氢中的应用课件
离子交换－还原法制得的贵金属催化剂粒子特征
样品
还原态 氧化态
Pd-Au
Pt-Au
Au Pd Pt 80/20 60/40 80/20 60/40
3.4 1.9 1.6 2.6 2.7 2.9 3.3
3.9 1.8 1.6 2.6 2.7 3.2 2.5
还原态指还原后未经任何热处理，氧化态指样品还原后于573K的O2 中处理一定时间
3 nm: Only 1,300 atoms per particle
纳米粒子尺寸的严格控制： 精确调控催化剂的活性、选择性；
节省制备成本
负载型纳米贵金属催化剂的制备
(i) 离子交换-还原法 —— 分子筛是一类性能优越的金属催化剂载体，
将贵金属离子通过离子交换引入分子筛表面或孔笼表面，经过还原处理即 可转化为负载型纳米贵金属催化剂。
二烯烃、炔烃选择加氢制单烯烃 乙烯选择氧化制环氧乙烷， 甲烷氨氧化制氢氰 酸甲醇选择氧化制甲醛，芳烃烷基化 CO低温氧化 烃类选择性氧化 F-T合成反应 烃类的燃烧
烯烃、芳烃、醛、酮、不饱和硝基物、硝基芳烃的选择性加氢 环烯烃、环烷烃脱氢反应、植物油加氢精制、甲醇合成、烃类氧化 烯烃、二烯烃、炔烃选择加氢 醛、酮、萘的加氢 环烷烃、环烯烃、 环烷醇、环烷酮、烷烃的脱氢 烃类深度氧化与燃烧；尾气催化净化， Nox 催化还原、 SO2催化氧化 石油催化重整，醛、酮脱羰基化 烯烃选择性加氢、 F-T合成反应、烃类羰基化反应；汽车尾气催化净化， 加氢甲酰化反应，烃类重整反应
(iv)纳米粒子直接胶化法—— 将预先制备的一定粒度的贵金属(如Au)纳
米粒子钝化(用有机分子如烷基硫醇或吡咯烷基硫醇)保护后，直接投入载体的前 驱体溶液中，然后进行胶化或沉淀，经过洗涤，干燥和焙烧，制备成芯－壳型纳米 粒子催化剂。这种纳米贵金属催化剂具有多孔性，纳米金属粒子分散均匀，粒度可 控制性强，制备方便。
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5、碳-氧、碳-碳、氮-氮键的加氢
镍催化剂在加氢中的应用
催化加氢实例：镍催化剂对对氯硝基苯的加氢
催化剂Ni2-1/TiO2和兰尼镍在对氯基苯加氢反应中表现出很 高的催化加氢活性与选择性 ,而催化剂Ni2-2/TiO2在同样条件下 虽然选择性很高，但催化加氢选择性比较低。
参考文献：孙开莲, 李伟,张明慧,陶克毅,王全义,边俊民，负载型纳米Ni催化剂用于对 氯硝基苯选择加氢，100123555(2006)0520390205。
镍催化剂在加氢中的应用
参考文献：常慧，王萍，夏蓉晖，曹强，王禾，徐泽辉，镍基催化剂的制备及其催化加氢性 能，中国石 化上海石 化股份有限公司化工研究所，200540
镍催化剂的合成 及其在催化加氢 中的应用
主要内容
镍催化剂分类 镍催化剂组成与制备
镍催化剂性质及优缺点
镍催化剂在加氢中的应用
镍催化剂分类
镍纳米簇
负载型镍
镍催化剂
骨架镍
兰尼镍
非晶态镍合金
镍催化剂组成与制备
负载镍组成：
活性组分： Ni
负 载 镍
载体： Al2O3、SiO2、MgO 、ZrO2、CeO2等氧化物
助剂： Fe、Cu、C氧化铝制备和催化剂制备
氧化铝载体制备工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
镍基催化剂干混法生产工艺流程图：
镍催化剂组成与制备
兰尼镍组成：
用Ni、Co、Fe及Cu与Al或Si熔融，然后用碱除去 Al和Si就制得了这些金属的活泼态催化剂，即兰尼镍型 催化剂，又称为骨架型催化剂。 二元合金：Ni-Al（最常用）、Ni-Si
镍催化剂性质及优缺点
性质
多孔结构、活泼 金属原子（Ni、 Co、Fe、Cu等） 的分散度高、 比表面积大、活 性高、容易自燃
优点
价格便宜，催化 活性高、被广泛 用于有机合成和 工业生产的氢化 反应中
缺点
存在高能耗、碱洗 废液无法利用而污 染环境、铝资源浪 费、使用中存在易 燃、操作条件严格 仅限于在悬浮床加 氢反应器中使用 , 催化剂与产物分离 困难, 生产成本高。
碱的实际使用量为理论计算值的1.4倍，只有在过量碱 液中，才能消除Al(OH)3白色沉淀的生成。
镍催化剂组成与制备
浸 溶 温 度 高 催化剂 85℃-95℃为宜 残留Al较高、活性差
低
活性氢减少
浸溶结束时，催化剂呈淤浆状，几乎全是金属镍，而Al 以NaAlO2的形式存在于溶液中，然后对NaAlO2和过量NaOH 用水多次洗涤至PH=7.5-8.5。经洗涤、沥滤后的镍可保存在 水或醇液层下以避免损失，也可加硬化油或胺类作保护剂， 或加热真空干燥制成干性催化剂。
参考文献
1、彭宗芳著《雷尼镍催化剂的性质及作用》，1996 2、夏少武 , 刘红天 , 赵纯洁.雷尼镍活性本质的探讨,青岛科技大学应用化学系, 1008-1143 (2003) 3、邓存 ,谢鸿芳 ,黄炎琳 ,童 迅. 负载型镍催化剂催化性能研究, 宁德师范高等专科学校化学 系,643.32 4、姜玄珍 ,刘金香 ,杨立新. 负载型镍催化剂的热分析研究, 中国科学院大连化学物理研究 所,1989 5、江志东 , 陈瑞芳 ,王金渠. 雷尼镍催化剂, 大连理工大学化工学院，大连11601 6、周 凯. 新型镍催化剂在苯加氢中的应用研究, 常州刘国钧高等职业技术学校 ,江苏 常州 213004 7、Mostafa Feyzi, Ali Akbar Mirzaei∗ , Hamid Reza Bozorgzadeh. Effects of preparation and operation conditions on precipitated iron nickel catalysts for Fischer-Tropsch synthesis, Department of Chemistry, Faculty of Sciences, University of Sistan & Baluchestan, P. O. Box 98135-674 8、KAORU FUJIMOTO*, KEIICHI TOMISHIGE, OSAMU YAMAZAKI, YANGGUANG CHEN, and XIAO-HONG Li. DEVELOPMENT OF CATALYSTS FOR NATURAL GAS REFORMING: NICKEL-MAGNESIA SOLID SOLUTION CATALYST, Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, 259-271 (1998)
兰尼镍
负载镍
价格较低、加氢 良好的催化活性、 性能好、选择性 稳定性及抗积碳 高、工艺简单、 性能 精细化工领域中 得到广泛应用
镍催化剂在加氢中的应用
1、不饱和化合物、芳香族化合物和杂环化合物的加氢： 其加氢条件取决于双键位置及其双键相连碳原子上取代基的活 性。 2、杂环化合物的加氢：含氧杂环、含氮杂环化合物、酮 式-羟基吡咯、吲哚及咔唑中的吡咯环；各种吡咯羧酸酯；羟基 吡咯及其衍生物。
参考文献：荣泽明，《骤冷骨架Ni和纳米Pt_C催化芳环和硝基加氢的研究》，2010。
镍催化剂组成与制备
Ni-Al合金的浸溶，最常用的是用碱浓度为20-40%的苛性 钠水溶液将合金中无活性组分Al浸溶除去，NaOH使用量可 由合金中Al含量计算，其反应式为： 2Al+2NaOH+2H2O NaAlO2+3H2↑
雷 尼 镍 合 金
三元合金：Ni-Co-Si 四元合金：Ni-M1-M2-50%Al（M1、M2采 用过渡金属Ti、Mo、V、Mn作助催化剂）
镍催化剂组成与制备
兰尼镍制备：熔融、沥滤
镍 铝
高温熔融
固溶体 （镍铝合金）
缓慢冷却
粉碎
NaOH溶液
浸 溶
成品
粉碎
金属镍
镍催化剂组成与制备
制备中，固 溶体包括Al3Ni2、 Al3Ni和Al的混合 物，熔融温度在 700℃有利于Al3Ni 生成，在800℃熔 融则有利于Al3Ni2 生成，而镍质量 百分含量在30%到 50%为最适用镍铝 合金。