Ni纳米颗粒嵌入Al2O3纳米片催化剂的无碱选择性加氢合成间苯二甲胺研究

为解决传统间苯二甲腈(IPN)加氢制间苯二甲胺(MXDA)过程中需添加碱性抑制剂导致的分离复杂和环境污染问题，研究人员通过NiAl层状双氢氧化物(LDH)前驱体合成Ni/Al2O3-HT催化剂，实现无碱条件下高效选择性加氢。该催化剂通过强金属-载体相互作用(MSI)形成小尺寸Ni纳米颗粒，Ni/Al2O3-HT-3:1在6 MPa、90°C条件下展现最优性能，为绿色合成胺类化合物提供新策略。

　　

在化工领域，间苯二甲胺(MXDA)作为环氧树脂固化剂和聚氨酯原料需求旺盛，但其传统合成依赖间苯二甲腈(IPN)在雷尼镍催化剂及碱性添加剂下的加氢反应，存在机械强度低、再生性差及环境污染等问题。如何开发高效无碱催化剂成为行业痛点。

甘肃某高校团队在《Surfaces and Interfaces》发表研究，创新性地采用NiAl层状双氢氧化物(LDH)前驱体，通过共沉淀法合成系列Ni/Al₂O₃-HT催化剂。该工作通过调控LDH中Ni/Al摩尔比(2:1至4:1)，结合H₂程序升温还原(H₂-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术，揭示金属-载体相互作用(MSI)对Ni纳米颗粒尺寸及分散度的调控机制，最终实现无碱条件下IPN高效转化为MXDA。

关键技术方法
研究采用共沉淀法制备NiAl-LDH前驱体，通过控制Ni/Al比(2:1至4:1)调节催化剂组成。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征结构，H₂化学吸附测定活性位点，NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)分析酸性。对比传统浸渍法(Ni/Al₂O₃-IMP)和MgO改性催化剂，在6 MPa H₂、90°C、甲醇/甲苯混合溶剂中评估催化性能。

研究结果
Materials and characterization
XRD证实Ni-Al-HT-3:1前驱体具有典型LDH层状结构，还原后形成平均粒径8.5 nm的Ni纳米颗粒。XPS显示Ni/Al₂O₃-HT-3:1中Ni⁰/Ni²⁺比为2.38，高于Ni/Al₂O₃-IMP(1.67)，表明LDH衍生催化剂更易还原。

Conclusion
Ni/Al₂O₃-HT-3:1在最优条件下实现IPN转化率100%、MXDA选择性92.3%。其性能优势源于：1) LDH衍生Al₂O₃纳米片提供高比表面积(213 m²/g)；2) 适度MSI抑制Ni颗粒烧结；3) 表面弱酸位点抑制副反应。

该研究突破传统碱性抑制剂依赖，通过LDH前驱体工程精准调控催化剂结构，为绿色胺类合成提供普适性策略。Guoxia Yun等开发的"前驱体-结构-性能"关联模型，对设计高性能加氢催化剂具有重要指导意义。