一种无金属加氢催化剂及其催化1,5-二硝基萘加氢反应的应用的制作方法

文档序号:14967921发布日期:2018-07-20 16:38阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,包括采用浸渍法以三聚氰胺为氮源制备掺氮碳纳米管或采用原位合成法以氨气为氮源制备掺氮碳纳米管;

采用浸渍法以三聚氰胺为氮源制备掺氮碳纳米管,包括如下步骤:

(1)碳纳米管氧化处理:按固液比为1:60~120向碳纳米管加入混酸酸化处理8~15 h,离心分离洗涤后,洗涤干燥得到氧化碳纳米管;

(2)将步骤(1)所得氧化碳纳米管与三聚氰胺按1:1~1.2的质量比混合,然后加入去离子水,再按甲醛与三聚氰胺2~3:1的质量比加入甲醛,然后浸渍10~20 h;

(3)向步骤(2)所得溶液中加入碱或碱性盐,调节pH 10~12,然后升温至70~90℃反应30~60min;

(4)待步骤(3)所得反应液冷却至40℃以下,加入弱酸调节pH 2~3,然后搅拌10~20 h;

(5)将步骤(4)所得反应液进行离心分离,干燥并焙烧得到最终产物,即无金属氮掺杂碳纳米管加氢催化剂;

采用原位合成法以氨气为氮源制备掺氮碳纳米管,包括如下步骤:

(a)将Fe(NO3)3·9H2O与 ϒ-Al2O3按1~1.2:1的物质的量之比溶于去离子水中,搅拌20~40 h后,在80~120℃下干燥24~48小时,得到铁铝催化剂;

(b)将铁铝催化剂在400~600℃下焙烧2 ~4 h;

(c)将步骤(b)所得催化剂置于石英管中,以纯氢气冲洗20~50 min,升温至450~550℃还原2~4 h;

(d)通入甲烷气体、氩气及氨气,升温至750~850℃ 反应2 ~4 h;

(e)待冷却至40℃以下,在所得产品中加入强碱,在70~100℃下浸渍1~4 h,并以去离子水洗涤,去除铁铝催化剂;

(f)加入酸浸渍1~2h,洗涤干燥得到无金属氮掺杂纳米碳管加氢催化剂。

2.根据权利要求1所述的无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)的碱或碱性盐为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾,其浓度为0.5~2mol/L。

3.根据权利要求1所述的无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(4)的弱酸为醋酸或柠檬酸。

4.根据权利要求1所述的无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,干燥温度为80~120℃,时间为12~48h;焙烧温度为400~600℃,时间为2~12h。

5.根据权利要求1所述的无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(c)的升温速率为2~5 ℃/min。

6.根据权利要求1所述的无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(d)中,甲烷、氩气、氨气的气流比为1:1:1,升温速率为4~8℃/min。

7.根据权利要求1所述的无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(e)中,强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

8.根据权利要求1所述的无金属加氢催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(f)中,酸为盐酸或硫酸,其浓度为0.5~2mol/L。

9.权利要求1至8任一项所述的制备方法制备的无金属加氢催化剂在催化1,5-二硝基萘加氢反应的应用,其特征在于,包括如下步骤:

(A)将1,5-二硝基萘及其质量5~20%的上述氮掺杂纳米碳管加入反应釜中,并加入溶剂;

(B)关上反应釜后以氢气置换1~6次,然后通入氢气并进行搅拌,升温至80~200℃;

(C)达到反应温度后将压力调到0.3~5MPa,反应6~24小时。

10.根据权利要求9所述的无金属加氢催化剂在催化1,5-二硝基萘加氢反应的应用,其特征在于,步骤(A)的溶剂为DMF、苯胺、环己胺、己二胺、三乙胺或三乙醇胺。

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