超声辅助高效镍纳米催化剂：基于铈酸镍还原合成及其对硝基苯酚催化加氢的应用研究

本文推荐一种通过CeNiO3钙钛矿还原制备的镍纳米催化剂（Ni0/CeO2），在超声辅助下实现3分钟内近乎完全转化对硝基苯酚（PNP）为对氨基苯酚（PAP）。该催化剂通过XRD、H2-TPR等表征证实了Ni0在CeO2载体上的高度分散（10-20 nm）及晶格参数调控，TOF值达4.91 molPNP/(molNi·min)，为工业废水处理提供了低成本、高活性且易回收的解决方案。

　　

Highlight

本研究通过调控CeNiO₃钙钛矿的还原条件，成功制备出高分散镍纳米催化剂（Ni⁰/CeO₂）。X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）显示，在300°C还原2小时可获得10-20 nm的Ni颗粒均匀锚定于20-30 nm的CeO₂表面，且Ni⁰轻微嵌入CeO₂晶格（晶格收缩哦！）。H₂-TPD证明该催化剂能更高效“吃掉”氢气，为反应加足马力。

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材料

实验采用硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）、硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O）等试剂（Merck出品，懒人福音——无需纯化！），氢气纯度99.99%，乙醇96%（越南产，性价比之选）。

催化剂制备

按文献[50]方法：将10 mmol铈/镍硝酸盐溶于40 mL水，再与碳酸钾溶液共沉淀。后续操作像做蛋糕——搅拌、烘干、焙烧，最后通氢气“施魔法”还原（温度和时间是秘方关键！）。

催化剂表征

XRD图谱（图2a）显示所有样品均保留CeO₂的面心立方结构（JCPDS-34-0394）。250°C还原2小时的样品还能看到NiO的调皮残留，但300°C组已完美变身纯Ni⁰——就像灰姑娘赶上午夜派对！

Conclusions

通过CeNiO₃的精准还原，我们获得了CeO₂负载的超高分散镍纳米催化剂。300°C×2h是黄金组合：XRD检测不到NiO残留，超声辅助下3分钟搞定PNP转化，TOF值飙到4.91（隔壁贵金属都馋哭了）。这为工业废水处理提供了“又快又省”的磁性催化剂方案，连回收都像用磁铁吸回形针一样简单！