本发明属于催化剂,具体涉及一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法及其在电催化加氢反应中的应用。
背景技术:
1、烯烃在化工生产过程中有重要意义,广泛应用于制药、纺织品及涂料等领域,是国家工业发展中不可或缺的基础化工原料。传统合成方法存在成本高、催化剂昂贵、氢源不安全、对环境不友好等问题。相较于传统催化,电催化可以很好的解决这些问题。电催化是有机合成中一种功能强大、绿色环保且操作简单的方法。电化学催化炔烃还原为烯烃以水为氢源,确保安全且避免了环境污染。过渡金属作为催化剂来源广泛,成本较低,且具有独特的内在活性有助于水的电解。
技术实现思路
1、为实现上述目的,一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法及其在电催化加氢反应中的应用,采用的技术方案是:
2、一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其制备方法包括如下步骤:
3、1)制备棒状zno载体:取0.61mmol c10h14o4zn于烧杯中,加入30ml去离子水;在搅拌的条件下将1ml氨水溶液滴加至烧杯中,搅拌1h;之后置于50ml的反应釜中加热反应,离心、洗涤,在70℃的条件下干燥8h,取干燥后的固体于坩埚内,用马弗炉煅烧,得到棒状zno;
4、2)制备zno-b催化剂:取0.06g合成的棒状zno于烧杯中,加入0.18g nabh4,再加入50ml去离子水,搅拌,洗涤离心后干燥,得到经nabh4处理的棒状zno,即zno-b催化剂;
5、3)制备cu/zno-1催化剂:取zno-b催化剂0.046g,加入0.34mmol cuno3,加入20ml去离子水,搅拌,离心,洗涤,60℃下干燥一夜,得到cu/zno-1催化剂;
6、4)制备cu/zno-2催化剂:取cu/zno-1催化剂,在马弗炉中煅烧,得到目标产物cu/zno-2催化剂粉末。
7、进一步的,上述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法,步骤1)中,所述氨水溶液的配制方法:取0.2ml氨水,与0.87ml去离子水混合。
8、进一步的,上述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法,步骤1)中,所述加热反应的条件为:在180℃的条件下反应8h。
9、进一步的,上述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法,步骤1)中,所述煅烧的条件为:在400℃条件下煅烧1h。
10、进一步的,上述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法,步骤2)中,所述搅拌的条件为:在500r/min条件下搅拌5h。
11、进一步的,上述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法,步骤3)中,所述搅拌的条件为:在500r/min条件下搅拌24h。
12、进一步的,上述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂的制备方法,步骤4)中,所述煅烧的条件为:在550℃条件下煅烧5h。
13、cu/zno-2催化剂电极的制备方法,包括如下步骤:
14、1)碳纸的预处理:将碳纸切割成0.5×2cm,用稀硝酸浸泡40min,用去离子水冲洗干净,吹干,在马弗炉中400℃下煅烧5h,得到预处理后的碳纸;
15、2)制备cu/zno-2催化剂电极:取2mg cu/zno-2催化剂粉末,分散在1ml乙醇中,超声5min,滴在预处理后的碳纸上,正反反复滴三次,干燥,制备出cu/zno-2催化剂电极。
16、上述的cu/zno-2催化剂电极在电催化加氢反应中的应用。
17、进一步的,上述的应用,方法如下:采用h型电解池和三电极工作系统,以1m koh为电解液,以0.022g 4-乙炔基苯胺和1ml 1,4-二氧六环为电解的底物,cu/zno-2催化剂电极为工作电极,铂电极为对电极,ag/agcl电极为参比电极。
18、本发明的有益效果是:本发明的电催化方法氢源为水,相较于传统催化中易燃易爆的氢气或昂贵有毒的有机氢源更加环保安全。同时,该催化剂使用的原料为过渡金属,有来源广泛、成本低廉、安全性高并且对环境污染小等优点。铜基催化剂在有机物加氢反应中表现出良好的选择性,cu和zno载体之间的相互作用也有利于电催化炔烃半加氢,本发明通过简单合成一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,在碱性电解液中电催化炔烃半加氢,烯烃选择性高达93.4%,且电化学稳定性良好。
1.一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其特征在于,其制备方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其特征在于,步骤1)中,所述氨水溶液的配制方法:取0.2ml氨水,与0.87ml去离子水混合。
3.根据权利要求1所述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其特征在于,步骤1)中,所述加热反应的条件为:在180℃的条件下反应8h。
4.根据权利要求1所述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其特征在于,步骤1)中,所述煅烧的条件为:在400℃条件下煅烧1h。
5.根据权利要求1所述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其特征在于,步骤2)中,所述搅拌的条件为:在500r/min条件下搅拌5h。
6.根据权利要求1所述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其特征在于,步骤3)中,所述搅拌的条件为:在500r/min条件下搅拌24h。
7.根据权利要求1所述的一种基于棒状zno负载的cu基催化剂,其特征在于,步骤4)中,所述煅烧的条件为:在550℃条件下煅烧5h。
8.cu/zno-2催化剂电极的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
9.权利要求8所述的制备方法制备的cu/zno-2催化剂电极在电催化加氢反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,方法如下:采用h型电解池和三电极工作系统,以1m koh为电解液,以0.022g 4-乙炔基苯胺和1ml 1,4-二氧六环为电解的底物,cu/zno-2催化剂电极为工作电极,铂电极为对电极,ag/agcl电极为参比电极。