甲酸分解镍基复合催化剂的制备与性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuhua1435
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论文针对合成革工业普遍存在的N-N,二甲基甲酰胺(DMF)分解产生甲酸,影响产品质量等的生产难题,依据低浓度甲酸催化分解的原理,设计并制备甲酸分解镍基复合催化剂,并对其进行应用性能研究。论文采用沉淀法,以Ni(NO32·6H2O为主盐,以乙醇-水溶液为溶剂,制备Ni基催化剂,在外加超声场的作用下合成纳米NiO。通过添加柠檬酸对NiO进行改性,制得对甲酸具有较好催化活性的Ni/NiO催化剂。并在此基础上进行金属氧化物掺杂,制备出以NiO为基体的多元复合催化剂。采用甲酸催化分解为表征手段,在制备过程中逐步优化各催化剂的制备条件,并对甲酸催化分解的路径及动力学进行初步分析。通过比较各种优化条件下制备的NiO、Ni/NiO和镍锌催化剂对甲酸的催化分解性能,筛选出分解甲酸最适宜的镍锌催化剂。与NiO和Ni/NiO催化剂相比,按镍锌摩尔比1:1.5复合,60℃反加沉淀,60℃老化4 h,500℃N2中焙烧3 h制得的Ni/NiO/ZnO催化剂,对初始浓度为0.05 mol·L-1的甲酸水溶液的催化活性最优。在温度90℃下催化反应1 h,用量为1.8 g·L-1的镍锌催化剂可将初始浓度为0.05 mol·L-1的甲酸溶液完全分解,且该反应条件下甲酸发生脱氢反应,反应级数为0级,Ea=16.68 kJ·mol-1。在甲酸与DMF共存的体系中,用量为1.8 g·L-1的镍锌催化剂在150℃下反应60 min,可使甲酸分解率达96%,甲酸同时发生脱氢和脱水反应,甲酸脱氢反应的级数为0.43级,反应活化能Ea=45.87 kJ·mol-1;甲酸脱水反应的级数为0.47级,反应活化能Ea=77.27 kJ·mol-1。论文研制的镍基复合催化剂紧贴实际工艺,具有对甲酸催化分解活性高、工艺简单,原料价格便宜,应用效果良好等特点。
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