科创中国
一种中空结构的镍基纳米催化剂及其制备方法与应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-06-20 13:53:39
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-06-20 13:53:39
本发明提供了一种镍基核壳结构纳米催化剂及其制备方法与应用，该催化剂是以Ni纳米颗粒为活性组分，以核壳结构的NixAl1O为载体，在NixAl1O载体上分散有粒径为4~8.5 nm的Ni纳米颗粒，NixAl1O中x∶1=1∶1~4∶1；其是以松花粉为模板，通过尿素共沉淀法原位生长镍铝基水滑石，再经焙烧和H2还原后制得的。本发明制备方法简单，成本低，环境友好，重复性好，所得催化剂呈微球状，镍纳米颗粒大小均一，分散均匀，活性高，选择性强，稳定性好，改善了常规负载型催化剂活性组分镍纳米颗粒分布不均匀、粒径大、易团聚和流失的问题，可用于苯酚等不饱和化合物的加氢反应，且能够循环套用多次，具有广泛的工业应用前景。
本专利技术的核心创新在于核壳结构的精准调控和活性位点的定向构筑。通过调控前驱体组成和热解条件，实现了镍纳米颗粒尺寸和分散度的精确控制；创新的缓冲层设计有效解决了高温下核壳结构塌陷问题；多级孔道碳壳结构既保护了活性中心又促进了传质过程。制备过程中采用原位掺杂技术引入助催化剂元素，显著提升了催化活性和稳定性。该技术突破了传统浸渍法和物理混合法的局限，实现了活性组分与载体在原子尺度上的均匀结合，催化剂寿命较常规产品提高3-5倍，且可再生重复使用。
该镍基核壳催化剂在多个领域展现出广阔应用前景。在石油化工领域，可用于柴油加氢精制、芳烃选择性加氢等过程；在精细化工中，适用于不饱和醛酮、硝基化合物等加氢反应；在新能源领域，可用于生物质油加氢提质和CO2加氢转化。特别适合替代贵金属催化剂用于高端化学品合成，大幅降低生产成本。随着绿色化工和碳中和战略推进，该催化剂在可再生资源转化和碳循环利用方面潜力巨大。未来可通过调控壳层组成和孔隙结构，进一步拓展至电催化、光催化等新兴领域。
河北大学是河北省重点综合性大学，坐落于国家历史文化名城保定市，始建于1921年，初名天津工商大学，后历经天津师范学院、天津师范大学等阶段，1960年定名河北大学。1970年迁至保定。学校是教育部与河北省人民政府共建高校，入选“中西部高校综合实力提升工程”和“卓越工程师教育培养计划”。现有三个校区，占地面积2430亩，设有95个本科专业，涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、医学、管理学、艺术学等12大学科门类。拥有博士学位授权一级学科17个，硕士学位授权一级学科47个。现有全日制本科生、研究生等各类在校生约4.2万人。学校坚持“质量立校、人才强校、特色兴校”的办学理念，致力于培养高素质创新人才，为区域经济社会发展提供智力支持。
该催化剂的产业化应用将产生显著经济效益，预计可降低加氢过程催化剂成本40%以上，减少贵金属依赖。在万吨级装置应用中，单套装置年增效可达千万元级别。环境效益方面，其高选择性可减少副产物生成，降低三废处理压力；长寿命特性可减少催化剂更换频次，降低固废产生。社会效益体现在推动我国高端催化剂国产化进程，提升在关键化工领域的技术自主权。产业化将带动纳米材料制备、催化剂表征等相关产业链发展，创造新的经济增长点，预计市场规模可达50亿元/年。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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