一种氮掺杂多孔碳负载金属的催化剂及其制备方法和用途与流程

文档序号:11103141阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种对糠醛水相加氢催化活性高且选择性高的生物基氮掺杂多孔碳负载型金属催化剂,所述负载型催化剂由0.1wt%~30wt%的金属粒子和70wt%~99.9wt%的生物基氮掺杂多孔碳材料载体构成,其中所述生物基氮掺杂多孔碳材料载体的比表面积100~2000m2/g,氮含量为1~20wt%,所述金属粒子为选自钯、金、银、铂、钌、铑、铱中的一种或多种贵金属粒子。

2.根据权利要求1所述的负载型催化剂,其特征在于,所述负载型催化剂由0.5wt%~5wt%的金属粒子和95wt%~99.5wt%生物基氮掺杂多孔碳材料载体构成,其中所述生物基氮掺杂多孔碳材料载体的比表面积150~1500m2/g,氮含量为1~10wt%。

3.一种根据权利要求1或2所述的负载型催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:

1)将生物质材料干燥,研磨成细粉;

2)将生物质材料粉末加入水中或低浓度的稀酸溶液中混合均匀,生物质与水或稀酸溶液的质量比为1:3至1:30,优选1:5至1:20;

3)将步骤2)中得到的混合物转移到反应釜中,在水热反应条件下加热到100~300℃,优选150~250℃,保温1~72小时,选择3~48小时,冷却,洗涤得到褐色固体;

4)将步骤3)中得到的固体进行干燥、研磨,然后在管式炉中进行煅烧,在惰性气体氛围中于300~1500℃范围内保温0.5~100小时;待管式炉降到室温后将样品取出,即得到大比表面积的氮掺杂多孔碳材料;

5)将贵金属负载在步骤4)中得到的多孔氮掺杂碳材料表面得到负载型催化剂。

4.根据权利要求3所述的负载型催化剂的制备方法,其特征在于,在步骤1)中所述生物质材料为富含蛋白的植物,包含白薯叶、榆钱、蒲公英叶、黄花苗叶、黄麻叶、牛蒡叶、芦笋、竹笋、白花菜、菠菜、西兰花、竹荪中的至少一种,优选为菠菜、竹笋中的至少一种,其同时作为碳源和氮源。

5.根据权利要求3所述的负载型催化剂的制备方法,其特征在于,在步骤2)中所述低浓度的稀酸为硫酸、盐酸、硝酸、甲酸、醋酸或磷酸中的至少一种,优选硫酸或醋酸,酸的重量百分比浓度为0.1~50%,优选0.5~10%;在步骤4)中所述煅烧温度为300~1500℃,优选500~1000℃,所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的一种或多种,保温时间优选为1~24小时。

6.根据权利要求3至5中任意一项所述的负载型催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法中不采用活化剂或其它氮源材料,仅采用生物质材料。

7.根据权利要求1或2所述生物基氮掺杂多孔碳负载型金属催化剂在水相糠醛加氢反应高选择性制备糠醇或环戊酮中的用途。

8.一种采用根据权利要求1或2所述生物基氮掺杂多孔碳负载型金属催化剂利用水相糠醛加氢反应高选择性制备糠醇或环戊酮的方法,所述方法包括如下步骤:在釜式高压反应器加入一定量糠醛、所述负载型催化剂、去离子水,密闭后充入0.1~10MPa氢气,在50~250℃下进行反应,反应0.5~48小时后,冷却至室温,过滤反应液;优选地,所述制备糠醇或环戊酮的方法中所述负载型催化剂用量为糠醛重量的0.01%~100%,优选为1%~20%;水用量为糠醛重量的20~500倍,优选50~200倍;反应压力为0.1MPa~10MPa,优选0.1MPa~5MPa;反应温度为50~250℃,优选为100~200℃;反应时间为0.5~48小时,优选为1~12小时。

9.根据权利要求8所述的制备糠醇或环戊酮的方法,其特征在于,所述方法中反应温度为80~120℃,氢气反应压力为0.1MPa~2MPa,反应时间为0.5~6小时,糠醇的选择性99%以上,采用的所述生物基氮掺杂多孔碳负载型金属催化剂的比表面积约为150~500m2/g,氮含量约为4-10%,所述生物基氮掺杂多孔碳负载型金属催化剂的制备方法中的煅烧温度为400至700℃。

10.根据权利要求8所述的制备糠醇或环戊酮的方法,其特征在于,所述方法中反应温度为140~250℃,氢气反应压力为2MPa~8MPa,反应时间为0.5~6小时,环戊酮的选择性为90%以上,采用的所述生物基氮掺杂多孔碳负载型金属催化剂的比表面积约为500~1500m2/g,氮含量约为1.5-3.5%,所述生物基氮掺杂多孔碳负载型金属催化剂的制备方法中的煅烧温度为800至1000℃。

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