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[發明專利]氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑及其應用有效

專利信息
申請號: 201710208136.5 申請日: 2017-03-31
公開(公告)號: CN107413331B 公開(公告)日: 2020-02-21
發明(設計)人: 盧春山;齊亞妮;馮振龍;王夢君;馬磊;張群峰;豐楓;李小年 申請(專利權)人: 浙江工業大學
主分類號: B01J23/42 分類號: B01J23/42;B01J23/44;B01J23/46;B01J27/24;C07C209/36;C07C211/52
代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201 代理人: 黃美娟;俞慧
地址: 310014 浙*** 國省代碼: 浙江;33
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摘要:
搜索關鍵詞: 摻雜 活性炭 負載 貴金屬 催化劑 及其 應用
【權利要求書】:

1.一種氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,所述催化劑由載體和活性組分組成,所述載體為氮摻雜的活性炭,所述活性組分為鈀、鉑、銠、釕、銥中的一種;基于載體的質量,所述活性組分的負載量不高于15wt%;

所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑通過如下方法制備:

(1)氮摻雜活性炭的制備:

(1-a)活性炭預處理:將活性炭經0.1~5.0wt%的酸溶液浸泡煮沸1~4h,再在氧化性試劑中攪拌回流,最后用去離子水洗滌至濾液呈中性,烘干備用;所述氧化性試劑為雙氧水或硝酸;

(1-b)氮源溶液配制:將含氮有機物溶解在25-95℃的溶劑A中,充分攪拌至混合均勻,得到氮源溶液;所述含氮有機物是雙氰胺、乙二胺、尿素和丙氨酸中的一種或幾種,溶劑A是去離子水、乙醇或乙醇水溶液;

(1-c)活性炭漿液的配制:在攪拌狀態下,向步驟(1-b)制得的氮源溶液中加入經步驟(1-a)預處理后的活性炭,使氮源溶液中的氮元素與活性炭質量比為0.1~10:1,超聲處理10~50min,打漿1~24h,得到活性炭漿液;

(1-d)水熱處理過程:將上述活性炭漿液轉移至水熱釜當中,充入空氣或者惰性氣氛后封閉,于80-300℃進行水熱處理,水熱處理完畢得到的漿液,經洗滌、真空干燥得到氮摻雜活性炭;

(2)活性組分的負載:將氮摻雜活性炭加入溶劑B后配制成漿液,溶劑B為去離子水或乙醇水溶液,攪拌下于30-90℃加入酸溶液調節pH值至<1.5,然后調整溫度至30~80℃后滴入活性組分對應的金屬鹽溶液,滴畢攪拌0.5~12h,再于25~55℃加堿液調pH值至7.5~10,繼續恒溫攪拌0.5~3h,最后洗滌,干燥,得到氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑。

2.如權利要求1所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:所述活性組分為鈀、鉑或銠。

3.如權利要求1所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:所述活性組分的負載量為0.1~10.0wt%。

4.如權利要求1~3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:步驟(1-a)中,所述活性炭為粉末狀活性炭,灰分為0.01wt%~6.0wt%;比表面積為500~2000m2/g;目數在150~1000目之間;材質為椰殼或木質。

5.如權利要求1~3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:步驟(1-a)中,所述的酸為鹽酸、醋酸或甲酸;所述酸溶液與活性炭的投料體積質量比為5~30mL/g。

6.如權利要求1~3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:步驟(1-a)中,所述的雙氧水的濃度為15~45wt%,硝酸的濃度為10~40wt%;氧化性試劑與活性炭的投料體積質量比為3.5~45mL/g。

7.如權利要求1~3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:步驟(1-c)中,超聲處理溫度為25~75℃,打漿溫度為25~95℃。

8.如權利要求1~3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:步驟(1-d)中,水熱處理溫度為120~250℃,處理時間為2~24h。

9.如權利要求1~3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑,其特征在于:步驟(2)中,滴加速率為1~50滴/10min。

10.如權利要求1所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑在式(I)所示的含有烷基的鹵代芳香硝基化合物催化加氫還原制備式(II)所示的含有烷基的鹵代芳香氨基化合物的反應中的應用;

式(I)或(II)中,Rn表示苯環上的一個或多個烷基取代基,其中n代表烷基取代基的個數,n=1、2、3或4,R表示烷基取代基,每個烷基取代基各自獨立為C1~C3烷基;Xm表示苯環上的一個或多個鹵素取代基,其中m代表鹵素取代基的個數,m=1或2,X表示鹵素取代基;p代表苯環上氨基的個數,p=0或1;并且m+n+p≤5。

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