本發明專利技術公開了一種用于制備第二代生物柴油的超高鎳負載量的二維鎳鐵催化劑的合成方法，包括以下步驟：首先硝酸鎳、硝酸鋁以及硝酸鐵溶于去離子水中，混合均勻，記為溶液A；再將氫氧化鈉和碳酸鈉溶于去離子水中攪拌混合，記為溶液B；然后把溶液A和溶液B緩慢混合，混合過程中保持攪拌；滴加完畢后，將混合液體轉移至水熱合成釜中，于一定溫度下老化6~12h；經過洗滌、干燥、煅燒，得到催化劑前驅體；將催化劑前驅體置于管式爐中還原，得到超高負載量的二維鎳鐵催化劑；將上述催化劑和油酸、十二烷放入高壓反應釜中，并維持壓力為1~4MPa，攪拌條件下在200~400℃反應2~6 h；超高鎳負載量和片層形貌有效提高了催化劑的油脂加氫活性，轉化率在90%以上。在90%以上。在90%以上。
【技術實現步驟摘要】
超高負載量的二維鎳鐵催化劑的制備及其在油脂加氫制備第二代生物柴油中的應用
[0001]本專利技術屬于催化劑應用
，具體涉及超高負載量的二維鎳鐵催化劑的制備及其在油脂加氫制備第二代生物柴油中的應用。
技術介紹
[0002]隨著全球人口的增加，工業水平的提高，全球能源消耗量迅速增長，化石燃料短缺的問題日趨顯著，同時化石能源的大規模使用對全球環境造成了嚴重的破壞。當前的全球能源危機已引起全世界的極大關注，可再生能源對于解決全球能源問題至關重要。
[0003]我國柴油年表觀消費量高達1.4億噸，其主要來源于不可再生的石油資源。廢棄油脂經過催化加氫制得的第二代生物柴油與傳統的化石柴油組分基本相同，可以實現化石柴油的完全替代。當前，制備第二代生物柴油的重點在于低成本、環保和高活性的催化劑的開發。過渡金屬Ni的價格低廉、在脫羰和脫羧反應中具有一定的活性，因此成為當前的研究熱點。然而，鎳催化劑中鎳金屬的還原溫度高且活性位易于團聚，從而導致鎳活性位分散度低、數量有限，因此提升鎳催化劑的活性表面，增加鎳活性位的分散性和數量，是提升鎳催化劑的重要策略。
[0004]本專利技術通過使用Ni
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Fe
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Al金屬氫氧化物（LDH）為前驅體制備具有超高鎳含量和片層結構的鎳鐵雙金屬催化劑，用于油脂催化加氫制備第二代生物柴油。
技術實現思路
[0005]為解決上述問題，本專利技術公開了超高負載量的二維鎳鐵催化劑的制備及其在油脂加氫制備第二代生物柴油中的應用，該催化劑具有活性面大、活性位分散性高、活性位數量多等特點，在油脂加氫制備第二代生物柴油反應中表現出非常優異的活性。
[0006]為達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：本專利技術的目的是提供一種超高負載量的二維鎳鐵催化劑在油脂加氫制備第二代生物柴油中的應用，包括以下步驟：將超高負載量的二維鎳鐵催化劑、油脂、十二烷加入到高壓反應釜中，使用氫氣置換反應釜中的空氣，并維持壓力為1~4MPa，攪拌條件下在200~400℃反應2~6 h；使用氣相色譜
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質譜聯用儀（GC
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MS）和氣相色譜（GC）對液體產物分別進行定性和定量分析；所述超高負載量的二維鎳鐵催化劑為Ni
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Fe
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Al片層金屬氫氧化物為前驅體制備得到。所述油脂為廢棄油脂中的一種或多種。
[0007]進一步地，所述超高負載量的二維鎳鐵催化劑與油脂與十二烷的質量比為0.1~0.5:1~5:20。
[0008]進一步地，所述超高負載量的二維鎳鐵催化劑的制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鎳、硝酸鋁以及硝酸鐵溶于水中，得到溶液A；（2）將氫氧化鈉和碳酸鈉溶于水中，得到溶液B；（3）攪拌下，將溶液A和溶液B混合，調節pH，得到混合液；
（4）將混合液轉移至水熱合成釜中，于30℃~150℃，反應12h后，進行抽濾、去離子水洗滌至中性，烘干后置于馬弗爐中以10℃/min的升溫速率升至450~600℃，保持2~4h，得到催化劑前驅體；（5）將催化劑前驅體置于管式爐中，通入10%氫氣/90%氮氣，以10℃/min的升溫速率從室溫升溫至300~500℃，保持2~4h，降至20~30℃在1%O2/99%N2中鈍化1~3h，得到超高負載量的二維鎳鐵催化劑進一步地，步驟（1）中，所述溶液A中硝酸鎳、硝酸鋁以及硝酸鐵的總濃度為0.5 mol/L~2.0 mol/L。
[0009]進一步地，所述硝酸鎳與硝酸鋁和硝酸鐵總濃度的濃度比為0:1~5:1，所述硝酸鋁和硝酸鐵的濃度比為0:1~5:1。
[0010]進一步地，步驟（2）中，所述溶液B中碳酸鈉濃度為0.5 mol/L~2.0 mol/L，氫氧化鈉濃度為0.5 mol/L~2.0 mol/L。
[0011]進一步地，步驟（3）中，所述pH為8~11。
[0012]本專利技術的有益效果為：本專利技術不僅完成了對生活中廢棄油脂的處理利用，還制備了第二代生物柴油用于燃料使用，解決化石燃料缺失問題的同時保護了環境。
[0013]本專利涉及的超高負載量的二維鎳鐵催化劑具有豐富的片層狀形貌和超高的比表面積。
[0014]在油脂催化加氫制備第二代生物柴油的反應中，超高負載量的二維鎳鐵催化劑具有超高的催化活性，油酸的轉化率最高為100%，烷烴選擇性為99.2%，遠高于常規浸漬法制備的氧化鋁負載的鎳鐵催化劑（轉化率61.9%，烷烴選擇性57.3%）。
附圖說明
[0015]圖1為9Ni2FeAl
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50 與Ni
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Fe/Al2O3的XRD譜圖；圖2為9Ni2FeAl
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50（a）與Ni
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Fe/Al2O3（b）的TEM圖。
具體實施方式
[0016]下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡明本專利技術，應理解下述具體實施方式僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。
[0017]實施例1首先，將8.18g硝酸鎳、2.34g硝酸鋁和1.26g硝酸鐵水合物溶于50 ml的去離子水制得溶液A；稱取3.97 g的碳酸鈉和4.49 g的氫氧化鈉，溶于75 ml的去離子水，記為溶液 B；攪拌條件下將溶液A和溶液B緩慢混合，混合過程中保持混合液pH為10；混合溶液于常溫下持續攪拌30min，轉移至聚四氟乙烯內襯的水熱合成釜中，于50℃老化12 h。使用布氏漏斗對上述混合物進行抽濾，并使用去離子水洗滌至中性。然后將固體于105℃烘箱中烘干一夜。所得固體放入馬弗爐中以10℃/min的速率升至550℃，保持3 h，得到催化劑前驅體。
[0018]將催化劑前驅體放入管式爐中，在10%H2/90%N2氣氛下，以10℃/min速率升至400℃，還原3h；冷卻至室溫，在1%O2/99%N2氣氛下鈍化1h，得到的催化劑記為9Ni2FeAl
?
50。
[0019]油脂催化加氫制備第二代生物柴油反應過程如下：稱取0.25g9Ni2FeAl
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50催化劑、20g十二烷、2g油酸倒入反應釜中，密封反應釜。使用氫氣沖壓至2MPa；設定攪拌轉速500 rpm，于220℃反應溫度下反應3 h。反應結束后，將反應釜冷卻至室溫，打開反應釜，取出產
物。使用氣相色譜（GC）對液體產物中的化學組分進行定量分析。
[0020]9Ni2FeAl
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50催化油酸加氫反應的轉化率為100%，烷烴選擇性為99.2%。
[0021]實施例2催化劑的制備方法和油酸催化加氫反應同實施例1，但是混合溶液的老化溫度設為30℃，得到的催化劑記為9Ni2FeAl
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30。
[0022]9Ni2FeAl
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30催化油酸加氫反應的轉化率為88%，烷烴選擇性為92%。
[0023]實施例3催化劑的制備方法和油酸催化加氫反應同實施例1，但是混合溶液的老化溫度為150℃，得到的催化劑記為9Ni2FeAl
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【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種超高負載量的二維鎳鐵催化劑在油脂加氫制備第二代生物柴油中的應用，其特征在于，包括以下步驟：將超高負載量的二維鎳鐵催化劑、油脂、十二烷加入到高壓反應釜中，使用氫氣置換反應釜中的空氣，并維持壓力為1~4MPa，攪拌條件下在200~400℃反應2~6 h；所述超高負載量的二維鎳鐵催化劑為Ni
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Fe
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Al片層金屬氫氧化物為前驅體制備得到。2.根據權利要求1所述的一種超高負載量的二維鎳鐵催化劑在油脂加氫制備第二代生物柴油中的應用，其特征在于，所述超高負載量的二維鎳鐵催化劑、油脂與十二烷的質量比為0.1~0.5:1~5:20。3.根據權利要求1所述的一種超高負載量的二維鎳鐵催化劑在油脂加氫制備第二代生物柴油中的應用，其特征在于，所述超高負載量的二維鎳鐵催化劑的制備方法，包括以下步驟：（1）將硝酸鎳、硝酸鋁以及硝酸鐵溶于水中，得到溶液A；（2）將氫氧化鈉和碳酸鈉溶于水中，得到溶液B；（3）攪拌下，將溶液A和溶液B混合，調節pH，得到混合液；（4）將混合液轉移至水熱合成釜中，于30℃~150℃，反應12h后，進行抽濾、去離子水洗滌至中性，烘干后置于馬弗爐中以10℃/min的升溫速率升至450~600℃...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱浩，王霏，姜小祥，
申請(專利權)人：南京師范大學，
類型：發明
國別省市：
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