Preparation of Ni/C Core-shell Nanoparticles through MOF Pyrolysis for Phenylacetylene Hydrogenation Reaction

通过水热合成法以硝酸镍和2,5-二羟基对苯二甲酸为原料成功合成Ni-MOF-74.以此为前体,在Ar气氛下热解制备了一系列介孔结构丰富、尺寸均匀的纳米Ni/C核壳催化剂.Ar气氛下通过延长热解时间(400℃,6 h)或提高热解温度(≥500℃)可以得到完全热解产物,粒子尺寸随热解温度的升高而增大.H2-TPR结果表明随着热解温度的提高,镍与表面碳层之间的相互作用增强,材料还原性能降低.TEM和Ar离子溅射XPS给出了Ni/C纳米材料为核壳结构的直接证据.由于表面碳层的化学惰性,隔离作用和电子调控作用,使得部分镍物种能够以单质镍(Ni0)形式稳定存在.其次,表面碳壳的存在减弱了颗粒间的相互作用,有利于催化剂在反应体系中均匀分散.以苯乙炔选择加氢反应为探针,在高压釜式反应器中测试Ni/C的催化性能.研究发现Ni/C在苯乙炔加氢反应中表现出了非常优异的催化活性(0.833 mmol•min-1•gcat.-1)和稳定性.其与几种催化剂的加氢活性由弱到强的顺序为:Ni < NiSix < 负载型Ni2Si < Ni/C < Pd < Pt.