案例介绍 | 纳米催化与微流工艺在加氢反应中的应用
引言
加氢反应是化工领域的关键反应，广泛应用于石油化工、医药、精细化工等领域。然而，传统工艺往往受限于严苛的反应条件、催化剂选择性不足以及环境友好性欠缺等难题。纳米催化与微流反应技术的引入为加氢反应提供了绿色、高效、经济的解决方案。
近年来，N-乙基咔唑（NEC）作为一种有机液体储氢材料，因其具备的高储氢容量、优异的化学稳定性和可逆性等特点，在氢能储存与运输领域备受瞩目。
我们针对N-乙基咔唑的催化加氢反应进行了深入探讨，成功筛选出最优纳米催化剂——20%Ni-Pt/Al₂O₃，并优化了工艺条件，大幅提升了氢气利用率和储存稳定性，为氢气的安全高效运输与储存提供了新思路。
纳米催化与微反应过程揭秘
PART/1
加氢催化剂的开发与验证
浸渍：将一定浓度的硝酸镍水溶液倒入装有Al₂O₃条的烧杯中，充分浸渍后过滤。此步骤重复3次以确保均匀负载；
烘干与煅烧：把浸渍后的Al₂O₃条进行烘干处理，随后对其煅烧若干小时； 后处理：煅烧完成后，将催化剂颗粒研磨，并通过筛选得到20-40目的颗粒。
（乙基咔唑加氢反应式）
（乙基咔唑加氢反应催化机理）
（乙基咔唑加氢反应催化剂评价装置）
（不同Ni负载量的催化剂反应性能）
2. 载体对催化剂反应性能的影响：
我们采用10wt%Ni负载量，分别制备了Ni/Al₂O₃和Ni/C两种催化剂，考察它们在乙基咔唑加氢反应中的性能，以及总转化率X和选择性φ的差异。
结果显示，使用Al₂O₃作为载体的催化剂表现出更高的性能，乙基咔唑的转化率可达约80%，目的产物十二氢乙基咔唑的选择性超过70%。并且Al₂O₃载体因其性价比高、稳定性强，且有利于Ni金属的负载。因此，在乙基咔唑加氢反应中，Ni/Al₂O₃催化剂是更优的选择。
（不同载体条件下Ni基催化剂反应性能）
3. 助剂对纳米催化剂反应性能的影响：
我们选取了Pt作为助剂，对Ni/Al₂O₃催化剂进行改性，考察了不同Pt负载量（0.3wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%）对乙基咔唑加氢反应性能的影响。
实验结果表明，适量添加Pt含量显著提高了乙基咔唑的转化率，其中1wt%Pt的负载量达到最优。因此，1wt%Pt是提升Ni/Al₂O₃催化剂加氢性能的最佳助剂组成。
(不同Pt负载量条件下的Ni基催化剂反应性能)
PART/2
加氢反应工艺条件验证
（反应温度对反应物转化率和目的生成物选择性的影响）
(反应压力对反应物转化率和目的生成物选择性的影响)
实验总结
在本实验中，我们通过采用微流反应器对纳米催化剂进行了系统筛选和性能评价，取得了以下成果：
高性能纳米催化剂：筛选出最佳催化剂为20%Ni-Pt/Al₂O₃，展现了最佳的催化加氢性能。 高转化率与高选择性：优化后的工艺参数和反应条件使乙基咔唑的转化率可以达到88.5%，目的产物十二氢乙基咔唑的收率为59%，选择性可以提高至65%。