一种氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115770600A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202111046125.4C07C29/34(2006.01)(22)申请日2021.09.07(71)申请人广东工业大学地址510090广东省广州市越秀区东风东路729号(72)发明人王铁军廖俊威张浅仇松柏林晓清孟庆伟钟全旺凌勇军(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102专利代理师苏晶晶(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J37/08(2006.01)C07C31/12(2006.01)C07C31/125(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：首先将镍盐和氨基酸盐混合后加水溶解形成络合物，再调节溶液pH为3～5，获得中间产物；然后将中间产物干燥处理获得络合物前驱体，再将其在惰性气氛中焙烧，获得氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂；其中，氨基盐为谷氨酸钠和/或甘氨酸钠，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为2～4h；镍盐和氨基酸盐的摩尔比为1：1～1：4。该方法可以调节催化剂活性位点间电子转移，有效调控催化剂中镍纳米颗粒金属性过强，进而提高催化剂的催化活性。由上述制备方法制备的氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂在合成高碳醇反应中，有机相收率达到40.5％且有机相C4+醇选择性达到91.8％，具有显著的催化活性。CN115770600ACN115770600A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将镍盐和氨基酸盐混合后加水溶解形成络合物，调节溶液pH为3～5，获得中间产物；S2.将S1中的中间产物干燥处理获得络合物前驱体，然后将其在惰性气氛中焙烧处理，获得氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂；其中，氨基酸盐为谷氨酸钠和/或甘氨酸钠，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为2～4h；镍盐和氨基酸盐的摩尔比为1：1～1：4。2.如权利要求1所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法，其特征在于，S2中所述焙烧温度为500～700℃。3.如权利要求1所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法，其特征在于S2中焙烧处理的温度为600℃，焙烧时间为2h。4.如权利要求1所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法，其特征在于，S1中所述镍盐和氨基酸盐的摩尔比为1：2～1：3。5.如权利要求1所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法，其特征在于S2中焙烧处理的升温过程为：以升温速率为1℃/min升温至250℃，再以2.5～3.5℃/min的速率升温至焙烧温度。6.如权利要求1所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法，其特征在于，S1中溶液的pH＝4。7.如权利要求1所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法，其特征在于，S1中所述镍盐为硝酸镍、氯化镍和甲酸镍中一种或多种。8.一种权利要求1～7任一项所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂的制备方法制备的氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂。9.一种权利要求8所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂在合成高碳醇中的应用。10.如权利要求9所述氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂在合成高碳醇中的应用，其特征在于，反应条件为催化剂：氢氧化钠：正丙醇：乙醇：水＝(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：(1.5～5)：(20～30)：(15～25)，反应温度为240～260℃，反应时间为22～26h。2CN115770600A说明书1/7页一种氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及化工催化剂技术领域，更具体地，涉及一种氮掺杂碳包覆镍纳米催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]乙醇和异丁醇主要通过淀粉和甘蔗的糖酵解获得，而较长碳链醇则主要通过石油衍生烯烃的水解和羰基合成反应获得。低碳醇经Guerbet反应制备的高碳醇在燃料领域具有广阔的应用前景，其制备过程分为金属催化剂催化发生醇脱氢、碱催化羟醛缩合和金属催化剂对羟醛缩合产物进行加氢反应，该过程需要具备一定脱氢/加氢活性和碱性位点的催化剂。[0003]现有技术中大多采用碳负载贵金属的方法制备上述催化剂。然而，碳材料本身的一些稳定的化学性质会导致催化剂表面活性降低，通常采用氮掺杂的方式进行改性处理。例如，CN113145155A公开了一种应用于组装生物乙醇合成高碳醇的氮掺杂碳包覆镍催化剂及其制备方法，以镍盐和聚丙烯酰胺为原料，惰性气氛中热解形成氮掺杂碳包覆镍催化剂，该催化剂具有较高的稳定性和有机相收率，但乙醇的转化率(34.83～72.62％)较低。发明内容[0004]本发明的目的是克服镍催化剂催化合成高碳醇反应中乙醇转化