镍基催化剂上2-甲基呋喃气相加氢: 载体的影响

2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)是一种重要的新型绿色溶剂, 可以由生物质衍生物2-甲基呋喃(2-MF)催化加氢制备. 采用浸渍法制备了负载型镍基催化剂(Ni/SiO₂、Ni/ZSM-5和Ni/MgO), 并对其与2-MF气相加氢制备2-MTHF的性能进行研究, 以考察载体性质对催化剂性能的影响. 通过N₂等温吸附-脱附、XRD、H₂-TPR、NH₃-TPD、Py-IR和TEM等手段对催化剂进行了表征. 研究结果表明, 催化剂活性顺序为Ni/SiO₂> Ni/ZSM-5> Ni/MgO, SiO₂载体具有较大的比表面积和孔径, 能够提高Ni物种的分散度, 降低Ni的晶粒尺寸, 从而提高催化剂的活性; MgO载体比表面积小且与Ni形成MgNiO₂物种, 较难还原, 只能提供少量的活性位Ni, 催化剂的活性比较低. 催化剂酸量对2-MTHF选择性影响较大, 酸量顺序为Ni/MgO<Ni/SiO₂<Ni/ZSM-5, Ni/MgO催化剂表面酸量少, 对2-MTHF选择性较高; Ni/ZSM-5催化剂具备最多的酸量, 副产物增多, 降低了2-MTHF的选择性. SiO₂负载的催化剂比表面积、孔容、孔径较大, 酸量适中, 表现出最优的催化性能, 2-MF转化率为97.4%, 2-MTHF选择性为98.4%.     

共沉淀法Ni/Al2O3中镍含量对2-甲基呋喃加氢催化性能的影响

以硝酸镍和硝酸铝为前驱体, 碳酸钠为沉淀剂, 采用共沉淀法制备镍含量分别为5%、10% 、15%和20%的Ni/Al₂O₃催化剂, 采用固定床反应器评价其2-甲基呋喃(2-MF)气相加氢制2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)的反应性能. 通过N₂吸附-脱附、XRD、TEM和H₂-TPR对催化剂结构和还原性能进行了表征, 研究了镍含量对催化剂结构的影响规律, 探索了结构与2-MF加氢性能之间的关系. 结果表明, 随着镍含量的增加, 催化剂镍颗粒尺寸逐渐增大, 金属载体相互作用逐渐减弱. 在90 ℃、2 MPa、n(H₂/2-MF)=6.4、空速为2.7 h^-1的条件下进行2-MF气相加氢反应, 随着镍含量增加, 反应活性位增多, 2-MF的转化率增加, 2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)的选择性逐渐降低, 10%Ni/Al₂O₃催化剂上2-MTHF的收率最高, 可以达到98.6%. 该催化剂连续运行140 h性能保持稳定, 表现出良好的工业应用前景.