CN107803201A - 一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在n‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用 - Google Patents

一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在n‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107803201A
CN107803201A CN201710810854.XA CN201710810854A CN107803201A CN 107803201 A CN107803201 A CN 107803201A CN 201710810854 A CN201710810854 A CN 201710810854A CN 107803201 A CN107803201 A CN 107803201A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zirconium
graphite alkene
copper
oxide
spherical graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201710810854.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈东进
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd
Original Assignee
Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd filed Critical Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd
Priority to CN201710810854.XA priority Critical patent/CN107803201A/zh
Publication of CN107803201A publication Critical patent/CN107803201A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • B01J37/0207Pretreatment of the support
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/10Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16Reducing
    • B01J37/18Reducing with gases containing free hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/32Freeze drying, i.e. lyophilisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D265/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom and one oxygen atom as the only ring hetero atoms
    • C07D265/281,4-Oxazines; Hydrogenated 1,4-oxazines
    • C07D265/301,4-Oxazines; Hydrogenated 1,4-oxazines not condensed with other rings
    • C07D265/321,4-Oxazines; Hydrogenated 1,4-oxazines not condensed with other rings with oxygen atoms directly attached to ring carbon atoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在N‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用,具体制备方法为:将片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,真空冷冻干燥,粉碎研磨,得到球形氧化石墨烯;将乙酸锆溶液和一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入球形氧化石墨烯吸附,滴加碱液形成金属氢氧化物沉淀,高温水热反应得到石墨烯吸附的锆铜氧化物;将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下还原,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。本发明制备吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料在N‑甲基二乙醇胺脱氢催化中,活性物质的负载点高,催化剂分散性好,稳定性好,催化活性高,有利于提高产品的收率,使用寿命提高。

Description

一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在N-甲基二乙醇 胺脱氢催化中的应用
技术领域
本发明属于石墨烯催化剂材料技术领域,具体涉及一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料及其在N-甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用。
背景技术
石墨烯是由单层碳原子紧密排列而成的蜂窝状结构,表面积大,具有优异的电学性能、电子传输能力、空前的柔韧性、不可渗透性、优异的机械性能和热学性质,还具有杰出的光学性能,可作为催化剂和催化剂的载体,在化学催化、领域有广泛的应用。
金属纳米颗粒存在表面效应、量子隧道效应以及量子尺寸效应,将石墨烯作为金属纳米颗粒的载体,金属纳米颗粒均匀地分布于石墨烯的两次,有利于纳米颗粒催化作用的发挥。中国专利CN104069871B公开的一种去除卤代有机废水的Pd-Fe/石墨烯催化剂及其制备方法,将三氯化铁溶液中加入氧化石墨烯溶液,再加入氯化钯酸性溶液,调节pH值为8-10,冰水混合降温,加入硼氢化钠,反应完全后,洗涤抽滤,干燥,得到Pd-Fe/石墨烯催化剂。中国专利CN101869843B公开的载体上金属碳化物制备和作为二乙醇胺脱氢催化剂,使用希来克装置,将琥珀酸二辛脂磺酸钠、丁醇-1,环己烷和氯化钴溶液在氩气氛围下室温搅拌得到粉红色的反相胶束溶液I,将琥珀酸二辛脂磺酸钠、丁醇-1,环己烷和硼氢化钠溶液在氩气氛围下室温搅拌得到无色的反相胶束溶液II,在氩气氛围下,将无色的反相胶束溶液缓慢转移到粉红色的反相胶束溶液中,将溶液中钴离子还原成纳米钴粒子,然后将琥珀酸二辛脂磺酸钠、丁醇-1,环己烷和二氢六氯化铂溶液在氩气氛围下室温搅拌得到反相胶束溶液III,将反相胶束溶液III加入到含纳米钴粒子的溶液中,加入另一组成的无色的反相胶束溶液II,将溶液中铂离子还原,得到含纳米铂钴粒子的溶液,最后加入活性炭载体吸附,过滤,烘干,在甲烷和氢气的氛围下炭化,形成铂钴金属碳化物,氩气冷却得到活性炭载体钴金属碳化物催化剂。中国文献“Cu/ZrO2-GO复合材料的制备及催化性能研究”公开的Cu/ZrO2-GO复合材料是将ZrO2-GO复合载体与硝酸铜溶液混合研磨,在氮气保护下焙烧,氢气还原得到Cu/ZrO2-GO复合材料。由上述现有技术可知,通过将石墨烯或者其他碳材作为载体可提高催化剂的比表面积,提高活性物质的负载点,提高催化反应性能,但是催化剂的比表面积提高并不显著,仍有很大的提升空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料及其在N-甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用,将氧化石墨烯经液氮和真空冷冻干燥处理后得到球形氧化石墨烯,以球形氧化石墨烯为多孔基底,吸附锆离子和铜离子,将锆离子和铜离子碱性沉淀,水热还原,氢化还原,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。本发明制备的吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料比表面积高,吸附良好,对N-甲基二乙醇胺脱氢催化转化率高,产品收率高。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,所述吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料包括球形石墨烯,氧化锆和铜纳米粒子,所述球形石墨烯为球形多孔结构,所述氧化锆和铜纳米粒子吸附于球形石墨烯的多孔结构内部以及表面。
作为上述技术方案的优选,所述吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将1.5-2.5g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,真空冷冻干燥,粉碎研磨,得到球形氧化石墨烯;
(2)将乙酸锆溶液和一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入步骤(1)制备的球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加碱液调节体系pH值至9-14,在20-90℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,高温水热反应使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物;
(3)将步骤(2)制备的石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下还原,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,真空冷冻干燥的温度为-20℃,真空度为0.5-1hr,时间为6-12h。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,球形氧化石墨烯的粒径为3-10μm。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,乙酸锆溶液的浓度为0.1-0.4mol/L,一水乙酸铜溶液的浓度为0.1-0.4mol/L。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为1-4mol:1-4mol:0.15-0.25g。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,碱液为浓度为0.5-2mol/L的碳酸钠、碳酸氢钠、氨水或者氢氧化钠溶液。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,高温水热反应的温度为160-200℃,时间为2-8h。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(3)中,还原的温度为240-260℃,时间为4-8h。
本发明还提供一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料在N-甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用,其特征在于,包括以下步骤:以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在250-270℃下,反应还原10-12h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明制备的吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料的吸附基底为球形石墨烯材料,氧化石墨烯经液氮喷雾处理固化成颗粒状,再经真空冷冻干燥将颗粒中的水溶液直接气化形成多孔球形氧化石墨烯,在之后的水热反应中还原成多孔球形石墨烯,将多孔球形石墨烯作为吸附基底,比表面积大,吸附能力强,可将锆离子和铜离子很好的吸附于孔隙中,在反应过程中,使制备的氧化锆和铜纳米粒子在孔隙中有效的生长和分散,提高活性物质的负载点,提高脱氢效率,且可以防止氧化锆和铜纳米粒子以及石墨烯的团聚,保证制备的催化剂稳定性好,催化活性高,有利于提高产品的收率。
(2)本发明制备的吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料将铜/氧化锆与石墨烯材料相结合,运用于N-甲基二乙醇胺脱氢催化中,与单一的铜/氧化锆催化剂相比,显著提高了催化剂的活性,加快反应速率,缩短反应时间,提高了反应的选择性和效率,且具有良好的抗氧化性能,提高了催化剂的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明,在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例1:
(1)将1.5g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,在-20℃和0.5hr真空条件下,真空冷冻干燥6h,粉碎研磨,得到粒径为3-10μm球形氧化石墨烯。
(2)按照乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为1mol:1m ol:0.15g,将0.1mol/L的乙酸锆溶液和0.1mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加0.5mol/L的碳酸钠溶液,调节体系pH值至9,在20℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在160℃下高温水热反应2h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物。
(3)将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在240℃下还原4h,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
(4)以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在250℃下,反应还原10h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
实施例2:
(1)将2.5g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,在-20℃和1hr真空条件下,真空冷冻干燥12h,粉碎研磨,得到粒径为3-10μm球形氧化石墨烯。
(2)按照乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为4mol:4mol:0.25g,将0.4mol/L的乙酸锆溶液和0.4mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加2mol/L的碳酸氢钠溶液,调节体系pH值至14,在90℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在200℃下高温水热反应8h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物。
(3)将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在260℃下还原8h,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
(4)以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在270℃下,反应还原12h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
实施例3:
(1)将2.0g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,在-20℃和0.6hr真空条件下,真空冷冻干燥8h,粉碎研磨,得到粒径为3-10μm球形氧化石墨烯。
(2)按照乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为2mol:3m ol:0.2g,将0.2mol/L的乙酸锆溶液和0.3mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加1mol/L的氨水溶液,调节体系pH值至10,在60℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在180℃下高温水热反应6h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物。
(3)将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在250℃下还原6h,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
(4)以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在260℃下,反应还原11h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
实施例4:
(1)将1.8g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,在-20℃和0.9hr真空条件下,真空冷冻干燥10h,粉碎研磨,得到粒径为3-10μm球形氧化石墨烯。
(2)按照乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为4mol:1m ol:0.18g,将0.1mol/L的乙酸锆溶液和0.4mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加1.3mol/L的氢氧化钠溶液,调节体系pH值至12,在60℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在190℃下高温水热反应5h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物。
(3)将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在240℃下还原5h,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
(4)以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在270℃下,反应还原10h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
实施例5:
(1)将2.3g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,在-20℃和0.5hr真空条件下,真空冷冻干燥12h,粉碎研磨,得到粒径为3-10μm球形氧化石墨烯。
(2)按照乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为3mol:4mol:0.2g,将0.3mol/L的乙酸锆溶液和0.4mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加1.5mol/L的碳酸氢钠溶液,调节体系pH值至12,在50℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在175℃下高温水热反应4h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物。
(3)将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在245℃下还原5h,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
(4)以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在255℃下,反应还原12h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
实施例6:
(1)将1.9g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,在-20℃和0.7hr真空条件下,真空冷冻干燥9h,粉碎研磨,得到粒径为3-10μm球形氧化石墨烯。
(2)按照乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为2mol:4mol:0.21g,将0.4mol/L的乙酸锆溶液和0.1mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加2mol/L的氨水溶液,调节体系pH值至10,在45℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在200℃下高温水热反应2h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物。
(3)将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在260℃下还原4h,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
(4)以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在250℃下,反应还原12h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
对比例1:
(1)按照乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为2mol:4mol:0.21g,将0.4mol/L的乙酸锆溶液和0.1mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入氧化石墨烯溶液,混合吸附,滴加2mol/L的氨水溶液,调节体系pH值至10,在45℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在200℃下高温水热反应2h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物。
(3)将石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在260℃下还原4h,得到吸附铜/氧化锆的石墨烯材料。
(4)以吸附铜/氧化锆的石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在250℃下,反应还原12h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
对比例2:
(1)按照乙酸锆溶液和一水乙酸铜溶液用料比为1mol:1mol,将0.1mol/L的乙酸锆溶液和0.1mol/L的一水乙酸铜溶液混合,搅拌,滴加0.5mol/L的碳酸钠溶液,调节体系pH值至9,在20℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,在160℃下高温水热反应2h,使金属氢氧化物转变为金属氧化物,得到锆铜氧化物。
(2)将锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下,在240℃下还原4h,得到铜/氧化锆复合材料。
(3)以铜/氧化锆复合材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在250℃下,反应还原10h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
经检测,实施例1-6制备的吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料、对比例1制备的吸附铜/氧化锆的石墨烯材料以及对比例2制备的铜/氧化锆复合材料的比表面积、催化效率和产品收率的结果如下所示:
由上表可见,本发明制备的吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料的孔隙率高,比表面积大,催化效率高,选择性高,收率高。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料包括球形石墨烯,氧化锆和铜纳米粒子,所述球形石墨烯为球形多孔结构,所述氧化锆和铜纳米粒子吸附于球形石墨烯的多孔结构内部以及表面。
2.根据权利要求1所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于,所述吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将1.5-2.5g/L的片层状的氧化石墨烯溶液经液氮喷雾固化处理后,真空冷冻干燥,粉碎研磨,得到球形氧化石墨烯;
(2)将乙酸锆溶液和一水乙酸铜溶液混合,搅拌,加入步骤(1)制备的球形氧化石墨烯,混合吸附,滴加碱液调节体系pH值至9-14,在20-90℃下使锆离子和铜离子形成金属氢氧化物沉淀,将混合溶液倒入含聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中,高温水热反应使金属氢氧化物转变为金属氧化物,氧化石墨烯还原为石墨烯,得到石墨烯吸附的锆铜氧化物;
(3)将步骤(2)制备的石墨烯吸附的锆铜氧化物经过滤,洗涤干燥,研磨,置于管式炉内,在氢气氛围下还原,得到吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料。
3.根据权利要求2所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述步骤(1)中,真空冷冻干燥的温度为-20℃,真空度为0.5-1hr,时间为6-12h。
4.根据权利要求2所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述步骤(1)中,球形氧化石墨烯的粒径为3-10μm。
5.根据权利要求2所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述步骤(2)中,乙酸锆溶液的浓度为0.1-0.4mol/L,一水乙酸铜溶液的浓度为0.1-0.4mol/L。
6.根据权利要求2所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述步骤(2)中,乙酸锆溶液、一水乙酸铜溶液和氧化石墨烯的用料比为1-4mol:1-4mol:0.15-0.25g。
7.根据权利要求2所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述步骤(2)中,碱液为浓度为0.5-2mol/L的碳酸钠、碳酸氢钠、氨水或者氢氧化钠溶液。
8.根据权利要求2所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述步骤(2)中,高温水热反应的温度为160-200℃,时间为2-8h。
9.根据权利要求2所述的一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料,其特征在于:所述步骤(3)中,还原的温度为240-260℃,时间为4-8h。
10.一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料在N-甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用,其特征在于,包括以下步骤:以吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料为催化剂,在40mL/min的氢气流量下,以N-甲基二乙醇胺为原料,在250-270℃下,反应还原10-12h,结束后,在气相临氢氛围下保持,得到4-甲基-2-马啉酮。
CN201710810854.XA 2017-09-11 2017-09-11 一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在n‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用 Withdrawn CN107803201A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710810854.XA CN107803201A (zh) 2017-09-11 2017-09-11 一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在n‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710810854.XA CN107803201A (zh) 2017-09-11 2017-09-11 一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在n‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107803201A true CN107803201A (zh) 2018-03-16

Family

ID=61569863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710810854.XA Withdrawn CN107803201A (zh) 2017-09-11 2017-09-11 一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在n‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107803201A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111203227A (zh) * 2020-02-26 2020-05-29 江苏大学 一种Cu/SrO/石墨烯催化剂及其制备方法和用途

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111203227A (zh) * 2020-02-26 2020-05-29 江苏大学 一种Cu/SrO/石墨烯催化剂及其制备方法和用途
CN111203227B (zh) * 2020-02-26 2023-01-17 江苏大学 一种Cu/SrO/石墨烯催化剂及其制备方法和用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. A novel Z-scheme CeO2/g-C3N4 heterojunction photocatalyst for degradation of Bisphenol A and hydrogen evolution and insight of the photocatalysis mechanism
Wu et al. Synthesis of g-C3N4 with heating acetic acid treated melamine and its photocatalytic activity for hydrogen evolution
CN107199047B (zh) 一种分散于sba-15孔道内的镍基甲烷化催化剂及其制备和应用
US20200147591A1 (en) Preparation method for hollow molybdate composite microspheres and their application
CN107754785B (zh) 一种用于低温催化氧化甲醛的石墨烯-氧化锰复合催化剂及其制备方法
Zhu et al. One-step hydrothermal synthesis of MnOx-CeO2/reduced graphene oxide composite aerogels for low temperature selective catalytic reduction of NOx
CN107649160A (zh) 一种石墨烯负载过渡族金属单分散原子催化剂及其制备方法和应用
CN109908903A (zh) 一种高比表面积木质素基活性炭为载体的镍基催化剂及其制备与应用
CN109675595B (zh) 一种碳化钨/多孔碳复合材料及其制备方法和在电化学产氢中的应用
WO2023071212A1 (zh) 一种富勒烯稳定的亚铜功能材料及其制备方法和应用
CN110404535B (zh) 一种负载型钯催化剂及制备方法与应用
CN109433192A (zh) 一种贵金属单原子分散型净化催化剂及其制备方法
CN109759117A (zh) 一种利用碳纤维制备氮掺杂碳包覆金属纳米颗粒复合材料的方法
Ye et al. Dehydrogenation of methylcyclohexane over Pt-based catalysts supported on functional granular activated carbon
Feng et al. Copper oxide hollow spheres: synthesis and catalytic application in hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane
CN109675597A (zh) 一种多孔碳化钴的制备方法
CN113413903A (zh) 碳基过渡金属单原子材料的制备方法及其应用
Min et al. Boosting the VOCs purification over high-performance α-MnO2 separated from spent lithium-ion battery: Synergistic effect of metal doping and acid treatment
CN111686766B (zh) 一种金属-氟掺杂碳复合材料及其制备方法和在电催化固氮中的应用
CN110368970A (zh) 一种用作电催化剂的活性炭负载碳化钨纳米复合粉体的制备方法
CN110893346A (zh) 一种双金属低温甲烷化催化剂及其制备方法与应用
CN104607224B (zh) 一种氮掺杂的石墨化碳封装铁纳米颗粒的制备方法
CN103480407B (zh) 铁系催化剂助剂及其制备方法和应用
CN107803201A (zh) 一种吸附铜/氧化锆的球形石墨烯材料以及在n‑甲基二乙醇胺脱氢催化中的应用
Lu et al. Preparation and characterization of CuO-CeO2-ZrO2/cordierite monolith catalysts

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180316