一种磷/氮掺杂颗粒活性炭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CN115245837A(43)申请公布日2022.10.28(21)申请号202210640669.1C07D307/46(2006.01)(22)申请日2022.06.08B01J2/22(2006.01)B01J2/28(2006.01)(71)申请人福建农林大学地址350000福建省福州市仓山区上下店路15号(72)发明人卢贝丽尹铸吴锋振何长福杨旋黄彪唐丽荣陈燕丹林冠烽吕建华游昕达(74)专利代理机构福州市鼓楼区京华专利事务所(普通合伙)35212专利代理师林燕(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J35/02(2006.01)B01J35/10(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种磷/氮掺杂颗粒活性炭及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及环境友好材料制备和应用技术领域，尤其涉及一种磷/氮掺杂颗粒活性炭及其制备方法和应用。本发明利用廉价易得的含氮生物质原料，基于磷酸活化法同时实现杂原子的掺杂和活性炭的自成型，制备具有发达的微/介孔结构、高比表面积、丰富的磷、氮官能团的磷/氮掺杂颗粒活性炭，掺杂的磷和氮对HMF催化氧化具有协同作用，可以温和、高效地将HMF转化为DFF，为开发低成本、高催化活性、回收便利的非金属杂原子掺杂碳催化剂探索了一条新途径。CN115245837ACN115245837A权利要求书1/1页1.一种磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)将生物质原料用去离子水充分洗涤，干燥，然后将其粉碎，筛分，得到粉末状生物质原料；(2)将步骤(1)中所述的粉末状生物质原料与磷酸溶液在140‑180℃下进行捏合，得到黑色塑性前体；(3)将步骤(2)中所述黑色塑性前体通过双螺杆挤条机挤出成长条，并固化得到圆柱形颗粒；(4)将步骤(3)中所述圆柱形颗粒进行炭化，然后自然冷却，经去离子水充分洗涤后得到磷/氮掺杂颗粒活性炭。2.根据权利要求1所述的磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的筛分，筛分20‑60目。3.根据权利要求1所述的磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的生物质原料包括花生壳、杉木屑、麻秆中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：所述生物质原料的含氮量大于0.1wt.％。5.根据权利要求1所述的磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的磷酸浓度为30‑60wt.％，粉末状生物质原料与磷酸质量比为1:0.5‑1:1.5。6.根据权利要求1所述的磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的捏合在捏合机中进行，捏合温度为140‑170℃，捏合时间40‑100min。7.根据权利要求1所述的磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的固化，在140℃下固化4h。8.根据权利要求1所述的磷/氮掺杂颗粒活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的炭化，置于管式炉中，在氮气气氛下以5℃/min的升温速度升温至700‑900℃，保温2h。9.如权利要求1‑8任意一项所述制备方法制得的磷/氮掺杂颗粒活性炭。10.如权利要求9所述磷/氮掺杂颗粒活性炭在HMF选择性氧化生成DFF中的用途，其特征在于：以所述磷/氮掺杂颗粒活性炭为催化剂，以甲苯作为溶剂，以氧气为氧化剂，在120℃下选择性催化HMF氧化为DFF。2CN115245837A说明书1/6页一种磷/氮掺杂颗粒活性炭及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及环境友好材料制备和应用技术领域，尤其涉及一种磷/氮掺杂颗粒活性炭及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着对化学品和燃料的需求不断增加，以及人们对环境问题的认识不断提高，生物质以其丰富、实用和可持续的特点成为近年来的热门话题。生物质的催化增值引起了众多研究人员的持续关注。5‑羟甲基糠醛(HMF)的选择性催化氧化是制备2,5‑二甲酰基呋喃(DFF)的重要手段。由于其独特的二醛结构，DFF广泛用于合成生物基聚合物材料，医药中间体和荧光剂等。因此，开发低成本、高效、环境友好的催化体系将HMF选择性氧化制备DFF是非常有意义的。[0003]将HMF转化为DFF，需要将呋喃环上的羟基选择性氧化为醛基，并抑制呋喃环上原有醛基的进一步氧化，因此如何高选择性地获得DFF极具挑战性。近年来，研究者们对HMF选择性氧化为DFF进行了大量的探索。均相催化剂，如M(NO3)x、NaNO2和NaBr被用于将HMF催化氧化成DFF。然而，均相体系的催化剂难以回收，还会产生额外的废弃物。为了克服均相催化剂的缺陷，钒、钌、铁、锰等多相金属催化剂被开发出来。然而，金属催