一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113070089A(43)申请公布日2021.07.06(21)申请号202110360460.5C07C37/055(2006.01)(22)申请日2021.04.02C07C29/20(2006.01)C07C35/08(2006.01)(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市大学路1号(72)发明人柳方景郭佳培别蕾蕾李艳红郑娟娟余彦虎赵云鹏曹景沛魏贤勇(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人钱超(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)C07C1/20(2006.01)C07C15/06(2006.01)C07C39/04(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法和应用(57)摘要本申请公开了一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法和应用，负载型催化技术领域。以葡萄糖作为碳源，三聚氰胺为氮源，加入一定量的铁盐，溶于去离子水中搅拌均匀，蒸除水分并真空干燥后，在管式炉惰性气氛下煅烧，制成氮铁共掺杂碳载体Fe‑N/C并研磨成粉末；将载体Fe‑N/C和镍的前驱体置入高压釜中，利用液相还原法制备得到高分散的氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂Ni@Fe‑N/C。利用该工艺方法制得的催化剂活性高，原料廉价易得，制备条件温和，且在木质素及其模型化合物的催化加氢转化中表现出优异的性能，稳定性较高，并可解决常规Ni基催化剂活性较低且催化剂难以回收等问题。CN113070089ACN113070089A权利要求书1/2页1.一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤为：第一步：将6g铁盐、三聚氰胺和葡萄糖中加入50mL的80℃的去离子水中，200‑500r/min下搅拌5‑20min，混合均匀后超声震荡2h，在鼓风干燥箱中110℃下干燥12h去除多余水分，得到干燥固体；第二步，氮铁共掺杂碳载体的制备：将上一步得到的干燥固体研磨为粉末，过200目筛，在管式炉中以2℃/min的升温速率加热至指定温度，保温2h制得所需Fe‑N/C载体；第三步，Fe‑N/C载体负载镍活性组分：将镍前驱体、1gFe‑N/C载体和30mL还原剂置于高压釜中，充入2MPaH2，在200℃下反应2h得混合物；所得混合物在5000r/min转速下离心分离5min得催化剂，所得催化剂用去离子水反复冲洗并离心分离，重复5‑10次直至还原剂冲洗干净，将冲洗干净后的固体放入真空干燥箱中在70℃下干燥10h，得到氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂Ni@Fe‑N/C。2.根据权利要求1所述的一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中三聚氰胺和葡萄糖比例为：调控加入葡萄糖的质量，使三聚氰胺的质量分数为0%、20%、33%、50%、66%和100%，记为N/C0、N/C0.2、N/C0.33、N/C0.50、N/C0.66和N/C1.0。3.根据权利要求2所述的一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中三聚氰胺的质量固定为0g或3g，即三聚氰胺的质量分数为0%时三聚氰胺0g，葡萄糖5.83g；三聚氰胺的质量分数为20%时三聚氰胺3g，葡萄糖12g；三聚氰胺的质量分数为33%时三聚氰胺3g，葡萄糖5.83g；三聚氰胺的质量分数为50%时三聚氰胺3g，葡萄糖3g；三聚氰胺的质量分数为66%时三聚氰胺3g，葡萄糖1.48g；三聚氰胺的质量分数为100%时三聚氰胺3g，葡萄糖0g。4.根据权利要求1所述的一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中铁盐为九水硝酸铁、四水醋酸铁或乙酰丙酮铁。5.根据权利要求1所述的一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第二步中指定温度为500℃、600℃、700℃和800℃。6.根据权利要求1所述的一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第三步中Fe‑N/C载体先充分研磨，过200目筛，使其颗粒均匀，再与镍前驱体和还原剂一起更均匀地分散在高压釜中。7.根据权利要求1所述的一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第三步中加入的镍前驱体分别为四水醋酸镍和六水硝酸镍，加入Ni的质量分别为载体质量的0%、5%、10%和15%，记为Ni0、Ni5%、Ni10%和Ni15%。8.根据权利要求1所述的一种氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂的制备方法，其特征在于：所述第三步中加入的还原剂分别是乙二醇和十二烷，加入还原剂的目的是将高价态的Ni还原。9.一种权利要求1所述制备方法制备得到的氮铁共掺杂碳负载的Ni基催化剂在木质素及其