一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂及其制备方法和应用.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CN110479379A(43)申请公布日2019.11.22(21)申请号201910804180.1C25B11/06(2006.01)(22)申请日2019.08.28(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人庄桂林高旭王建国(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所(普通合伙)33213代理人周红芳(51)Int.Cl.B01J31/22(2006.01)B01J37/08(2006.01)B01J37/06(2006.01)B01J35/10(2006.01)C25B1/00(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂及其制备方法和应用，催化剂的制备方法为：苯衍生物、吡啶衍生物和导电碳材料充分混合得到混合物A，混合物A和非贵金属盐置于管式炉内，在氮气气氛下高温煅烧，煅烧后的产物依次用盐酸溶液和去离子水清洗，干燥，得共价有机框架载体粉末；所得共价有机框架载体粉末与钌金属盐充分研磨至混合均匀后置于管式炉中并在氮气气氛下高温煅烧，煅烧后的产物用超纯水洗涤后，干燥，即得基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂。本发明的催化剂具有高比表面积、较大的孔径，负载在共价有机框架载体粉末上的钌金属的颗粒小、分散度高，应用于电化学还原氮气合成氨具有很好的催化活性。CN110479379ACN110479379A权利要求书1/1页1.一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）取苯衍生物、吡啶衍生物和导电碳材料充分混合，得到混合物A；在坩埚内从下自上依次放置三层粉末，第一层粉末和第三层粉末均为非贵金属盐，第二层粉末为上述配制的混合物A；2）将坩埚放置于管式炉内，在氮气保护气氛下进行高温煅烧，煅烧后的产物依次用盐酸溶液和去离子水搅拌清洗，清洗后的固体在40-100℃温度下真空干燥，即得共价有机框架载体粉末；3）步骤2）所得共价有机框架载体粉末与钌金属盐共同放入研钵中，进行充分研磨直至混合均匀，随后置于管式炉中并在氮气保护气氛下再次进行高温煅烧，煅烧后的产物用超纯水洗涤后，干燥，即得所述基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂。2.如权利要求1所述的一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，苯衍生物为对苯二腈、苯甲腈或间苯二甲腈；吡啶衍生物为2,6-吡啶二甲腈、联苯吡啶或3-甲基吡啶，非贵金属盐为无水氯化锌、无水氯化钠、无水氯化钾或无水氯化铝。3.如权利要求1所述的一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，取苯衍生物、吡啶衍生物和导电碳材料的质量比为1:0.5~1.5:3~7，优选为1:1:5；坩埚内的两层非贵金属盐的总质量与混合物A的质量之比为2~3.5:1，优选为2.8:1。4.如权利要求1所述的一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，高温煅烧的温度为300-500℃，高温煅烧的时间为30~50h；所述盐酸溶液的浓度为0.8~1.2mol/L。5.如权利要求1所述的一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中，钌金属盐为乙酰丙酮钌、三三氯化钌、亚硝酰基硝酸钌或十二羰基三钌。6.如权利要求1所述的一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中，共价有机框架载体粉末与钌金属盐的质量比为5:0.8~2.5。7.如权利要求1所述的一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）中，高温煅烧的温度为250~350℃，高温煅烧的时间为2~4h。8.如权利要求1~7任意一项所述的方法制备的基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂。9.如权利要求8所述的基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂在催化电化学还原氮气制氨中的应用。10.如权利要求9所述的应用，其特征在于采用两电极体系测试装置，以铂丝为对电极，将所述基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂涂覆在碳纸上作为工作电极，以无机碱水溶液为电解液，进行电催化还原氮气制氨的反应。2CN110479379A说明书1/7页一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种基于负载Ru纳米颗粒的共价有机框架材料催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]氨气是一种碱性、无色、比空气轻的具