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一種氮摻雜多孔碳負(fù)載金屬的催化劑及其制備方法和用途與流程

文檔序號:11103141閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種對糠醛水相加氫催化活性高且選擇性高的生物基氮摻雜多孔碳負(fù)載型金屬催化劑,所述負(fù)載型催化劑由0.1wt%~30wt%的金屬粒子和70wt%~99.9wt%的生物基氮摻雜多孔碳材料載體構(gòu)成,其中所述生物基氮摻雜多孔碳材料載體的比表面積100~2000m2/g,氮含量為1~20wt%,所述金屬粒子為選自鈀、金、銀、鉑、釕、銠、銥中的一種或多種貴金屬粒子。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載型催化劑,其特征在于,所述負(fù)載型催化劑由0.5wt%~5wt%的金屬粒子和95wt%~99.5wt%生物基氮摻雜多孔碳材料載體構(gòu)成,其中所述生物基氮摻雜多孔碳材料載體的比表面積150~1500m2/g,氮含量為1~10wt%。

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載型催化劑的制備方法,所述制備方法包括如下步驟:

1)將生物質(zhì)材料干燥,研磨成細(xì)粉;

2)將生物質(zhì)材料粉末加入水中或低濃度的稀酸溶液中混合均勻,生物質(zhì)與水或稀酸溶液的質(zhì)量比為1:3至1:30,優(yōu)選1:5至1:20;

3)將步驟2)中得到的混合物轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中,在水熱反應(yīng)條件下加熱到100~300℃,優(yōu)選150~250℃,保溫1~72小時,選擇3~48小時,冷卻,洗滌得到褐色固體;

4)將步驟3)中得到的固體進(jìn)行干燥、研磨,然后在管式爐中進(jìn)行煅燒,在惰性氣體氛圍中于300~1500℃范圍內(nèi)保溫0.5~100小時;待管式爐降到室溫后將樣品取出,即得到大比表面積的氮摻雜多孔碳材料;

5)將貴金屬負(fù)載在步驟4)中得到的多孔氮摻雜碳材料表面得到負(fù)載型催化劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載型催化劑的制備方法,其特征在于,在步驟1)中所述生物質(zhì)材料為富含蛋白的植物,包含白薯葉、榆錢、蒲公英葉、黃花苗葉、黃麻葉、牛蒡葉、蘆筍、竹筍、白花菜、菠菜、西蘭花、竹蓀中的至少一種,優(yōu)選為菠菜、竹筍中的至少一種,其同時作為碳源和氮源。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載型催化劑的制備方法,其特征在于,在步驟2)中所述低濃度的稀酸為硫酸、鹽酸、硝酸、甲酸、醋酸或磷酸中的至少一種,優(yōu)選硫酸或醋酸,酸的重量百分比濃度為0.1~50%,優(yōu)選0.5~10%;在步驟4)中所述煅燒溫度為300~1500℃,優(yōu)選500~1000℃,所述惰性氣體為氮?dú)?、氬氣和氦氣中的一種或多種,保溫時間優(yōu)選為1~24小時。

6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項所述的負(fù)載型催化劑的制備方法,其特征在于,所述制備方法中不采用活化劑或其它氮源材料,僅采用生物質(zhì)材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述生物基氮摻雜多孔碳負(fù)載型金屬催化劑在水相糠醛加氫反應(yīng)高選擇性制備糠醇或環(huán)戊酮中的用途。

8.一種采用根據(jù)權(quán)利要求1或2所述生物基氮摻雜多孔碳負(fù)載型金屬催化劑利用水相糠醛加氫反應(yīng)高選擇性制備糠醇或環(huán)戊酮的方法,所述方法包括如下步驟:在釜式高壓反應(yīng)器加入一定量糠醛、所述負(fù)載型催化劑、去離子水,密閉后充入0.1~10MPa氫氣,在50~250℃下進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)0.5~48小時后,冷卻至室溫,過濾反應(yīng)液;優(yōu)選地,所述制備糠醇或環(huán)戊酮的方法中所述負(fù)載型催化劑用量為糠醛重量的0.01%~100%,優(yōu)選為1%~20%;水用量為糠醛重量的20~500倍,優(yōu)選50~200倍;反應(yīng)壓力為0.1MPa~10MPa,優(yōu)選0.1MPa~5MPa;反應(yīng)溫度為50~250℃,優(yōu)選為100~200℃;反應(yīng)時間為0.5~48小時,優(yōu)選為1~12小時。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備糠醇或環(huán)戊酮的方法,其特征在于,所述方法中反應(yīng)溫度為80~120℃,氫氣反應(yīng)壓力為0.1MPa~2MPa,反應(yīng)時間為0.5~6小時,糠醇的選擇性99%以上,采用的所述生物基氮摻雜多孔碳負(fù)載型金屬催化劑的比表面積約為150~500m2/g,氮含量約為4-10%,所述生物基氮摻雜多孔碳負(fù)載型金屬催化劑的制備方法中的煅燒溫度為400至700℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備糠醇或環(huán)戊酮的方法,其特征在于,所述方法中反應(yīng)溫度為140~250℃,氫氣反應(yīng)壓力為2MPa~8MPa,反應(yīng)時間為0.5~6小時,環(huán)戊酮的選擇性為90%以上,采用的所述生物基氮摻雜多孔碳負(fù)載型金屬催化劑的比表面積約為500~1500m2/g,氮含量約為1.5-3.5%,所述生物基氮摻雜多孔碳負(fù)載型金屬催化劑的制備方法中的煅燒溫度為800至1000℃。

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