一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法及其应用.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CN111498913A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010400268.X(22)申请日2020.05.12(71)申请人北京林业大学地址100083北京市海淀区清华东路35号(72)发明人曹学飞孙少超孙少妮孙润仓(51)Int.Cl.C01G51/04(2006.01)C07C51/00(2006.01)B01J23/75(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法及其应用。包括以下步骤：(1)分别称取一定量的甘氨酸和钴盐，将其加入到盛有去离子水的烧杯中，搅拌使其溶解；(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热，混合溶液随着水分蒸发变得黏稠，继续加热至液体剧烈燃烧，产生大量气体和泡沫状固体产物；(3)将步骤(2)得到的泡沫状固体产物置于马弗炉中，煅烧，得四氧化三钴纳米颗粒。本发明所得的四氧化三钴纳米颗粒在催化糖类水热转化为乳酸方面具有较高活性。CN111498913ACN111498913A权利要求书1/1页1.一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的四氧化三钴纳米颗粒的制备至少包括以下步骤：(1)分别称取一定量的甘氨酸和钴盐，将其加入到盛有去离子水的烧杯中，搅拌使其溶解；(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热，混合溶液随着水分蒸发变得黏稠，继续加热至液体剧烈燃烧，产生大量气体和泡沫状固体产物；(3)将步骤(2)得到的泡沫状固体产物置于马弗炉中，煅烧，得四氧化三钴纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的甘氨酸和钴盐的摩尔比为1:1～4:1。3.根据权利要求1所述的一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的钴盐为硝酸钴。4.根据权利要求1所述的一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为1～3h。5.根据权利要求1所述的一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所制备的四氧化三钴纳米颗粒应用于催化糖类水热转化制备乳酸。2CN111498913A说明书1/3页一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种四氧化三钴纳米颗粒的制备方法及其应用，属于催化剂制备与催化研究领域。背景技术[0002]近年来，纳米科学技术在催化、医药、环境保护、能源等诸多领域引起了广泛的关注，成为国际上研究和开发最活跃的领域之一。纳米颗粒由于尺寸小，比表面积大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致其表面的活性位置增加，这就使它具备了作为催化剂的基本条件。目前，用纳米颗粒进行催化反应可以直接用纳米颗粒如银、氧化铝、氧化铁等在有机合成反应中做催化剂，可大大提高反应效率；催化反应还表现出选择性，如用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，镍粒径在5nm以下时选择性急剧变化，醛分解得到控制，生成酒精的选择性急剧上升。[0003]随着人们对全球能源、化石资源的不稳定性、温室效应的担忧，使得人们越来越多的转向可再生资源的研究道路。木质纤维原料作为世界上最丰富的可再生资源之一，日渐受到各国专家的关注。木质纤维原料主要包含纤维素、半纤维素和木质素三大组分，其中的纤维素和半纤维素可以水热转化为小分子化学品，如单糖、甲酸、乙酸、乳酸、糠醛、羟甲基糠醛等。乳酸作为一种可从生物质原料出发制备而得的化学品，是一种具有高潜力和多功能的平台化合物，广泛应用于食品、医药、化妆品等行业。目前，乳酸可由不同来源的糖类在乳酸菌作用下通过发酵方式生产。但是，生物技术方法显示出一些缺点，比如：时/空收率比较低、酶的成本比较高、产生较多的盐废水并且难以纯化、需要管理以及微生物池的监管。因此越来越多的人转向了通过生物质化学转化的方法来制备乳酸。[0004]在无催化条件下，木质纤维原料水热转化产物分布范围广，乳酸产率低，后期的分离纯化成本高，造成木质纤维素水热转化为乳酸经济性差。适当催化剂的加入能明显提高木质纤维原料水热转化为乳酸的反应速率并明显改变反应的选择性，催化剂的选择对实现生物质的转化利用的经济性上具有决定性作用。采用均相酸、碱以及过渡金属离子催化时，尽管催化效果明显，但是催化剂难以回收，易于造成环境污染。因此越来越多的研究者将木质纤维素催化转化研究的重点放在固体催化剂上。金属氧化物具有稳定性高、易于制备等方面的优点，常常作为贵金属等活性物种的载体使用，然而过渡金属氧化物在催化糖类制备乳酸方面产率并不理想。因此，研究开发能够高效催化糖类制备乳酸的催化剂对于乳酸的生产具有重要意义。发明内容[0005]