CN109603887A - 一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用 - Google Patents

一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109603887A
CN109603887A CN201910021317.6A CN201910021317A CN109603887A CN 109603887 A CN109603887 A CN 109603887A CN 201910021317 A CN201910021317 A CN 201910021317A CN 109603887 A CN109603887 A CN 109603887A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
nickel
preparation
ferrous sulfate
dosage
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.)
Granted
Application number
CN201910021317.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109603887B (zh
Inventor
王元有
封娜
束影
钱亚兵
金党琴
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.)
Yangzhou Polytechnic Institute
Original Assignee
Yangzhou Polytechnic Institute
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 Yangzhou Polytechnic Institute filed Critical Yangzhou Polytechnic Institute
Priority to CN201910021317.6A priority Critical patent/CN109603887B/zh
Publication of CN109603887A publication Critical patent/CN109603887A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109603887B publication Critical patent/CN109603887B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24—Nitrogen compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/04—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/06—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon 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)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种镍掺杂的Fe3O4/g‑C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用，所述镍掺杂的Fe3O4/g‑C3N4复合材料可用于催化2‑甲基呋喃制备2‑甲基四氢呋喃，反应条件温和，转化率、选择性较高。

Description

一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加 氢中的应用
技术领域
本发明属于材料及催化领域，具体涉及一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用。
背景技术
石墨相氮化碳(g-C3N4)的结构为二维层状，在分子内部层间以N为杂原子进行共轭π键连接，在碳原子与氮原子之间由共价键进行连接，，使其在酸碱条件下保持很高的稳定性，带隙≈2.7eV，表现出良好的光催化性能。目前g-C3N4及其复合材料主要用于光催化水解制氢制氧、光催化污染物的降解、光催化有机合成等领域都有广泛的应用。先前发明人采用热解法制备了一种SiO2/ZnO/g-C3N4纳米材料，其在光催化降解六价铬中表现出良好的催化活性(申请号：201710572468.1)，近期发明人又研究出一种对硝基苯类化合物的硝基还原具有良好选自性的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，为进一步研究g-C3N4复合材料催化剂，本发明提供一种前述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料在催化芳杂环催化加氢中的应用。
发明内容
本发明提供一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将硫酸亚铁、聚乙烯吡咯烷酮溶于水中，升温至90℃后，加入碱金属氢氧化物溶液，搅拌4-5h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍、三聚氰胺，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
步骤(1)中每毫摩尔硫酸亚铁使用水10mL、聚乙烯吡咯烷酮0.2mL，所述碱金属氢氧化物优选氢氧化钠、氢氧化钾，碱金属氢氧化物溶液的浓度优选3-5mol/L，硫酸亚铁与碱金属氢氧化物的摩尔比为1:2-3。
步骤(2)中硝酸镍的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的0.2倍、三聚氰胺的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的3.5-4.0倍。
本发明的另一实施方案提供上述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料在催化2-甲基呋喃制备2-甲基四氢呋喃中的应用。
本发明的另一实施方案提供一种2-甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
向2-甲基呋喃中加入催化量的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，在1.5-2.0Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间24-36h，即得2-甲基四氢呋喃。
所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的用量优选为每克2-甲基呋喃使用0.1-0.2克镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供一种全新的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料及其制备方法，该材料可用于催化氢化由2-甲基呋喃制备2-甲基四氢呋喃，反应条件温和，转化率、选择性较高。
附图说明
图1是产品A的SEM(A)与TEM(B)图。
具体实施方式
为了便于对本发明的进一步理解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。但是这些实施例仅供更好的理解发明而并非用来限定本发明的范围或实施原则，本发明的实施方式不限于以下内容。
实施例1
(1)将硫酸亚铁(10mmol)、聚乙烯吡咯烷酮(2mL)溶于去离子水(100mL)中，升温至90℃后，加入NaOH溶液(5mol/L，4mL)，搅拌5h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍(2mmol)、三聚氰胺(35mmol)，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料(以下简称产品A，图1)。
实施例2
(1)将硫酸亚铁(10mmol)、聚乙烯吡咯烷酮(2mL)溶于去离子水(100mL)中，升温至90℃后，加入KOH溶液(3mol/L，10mL)，搅拌4h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍(2mmol)、三聚氰胺(40mmol)，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料(以下简称产品B)。
实施例3
向2-甲基呋喃(100g)中加入催化量的产品A(20g)，在1.5Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间36h，即得2-甲基四氢呋喃(气相色谱分析，转化率为99.90％，选择性100％，未发现副产物)。
实施例4
向2-甲基呋喃(100g)中加入催化量的产品B(10g)，在2.0Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间24h，即得2-甲基四氢呋喃(气相色谱分析，转化率为99.72％，选择性99.90％)。
实施例5
向2-甲基呋喃(100g)中加入Pd/C(20g)，在1.5Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间36h，气相色谱分析，2-甲基四氢呋喃转化率为22.21％。
实施例6
向2-甲基呋喃(100g)中加入Pd/C(20g)，在3.0Mpa H2条件下，反应温度100℃，反应时间36h，气相色谱分析，2-甲基四氢呋喃转化率为91.32％，选择性92.31％。
实施例7
2,4-二氯硝基苯(2.0g)溶于无水乙醇(40mL)中，加入催化量的产品A(0.2g)，在1.0Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间8h后即得2,4-二氯苯胺(气相色谱分析，转化率为99.83％，选择性100％，未发现副产物)。

Claims (7)

1.一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将硫酸亚铁、聚乙烯吡咯烷酮溶于水中，升温至90℃后，加入碱金属氢氧化物溶液，搅拌4-5h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍、三聚氰胺，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中每毫摩尔硫酸亚铁使用水10mL、聚乙烯吡咯烷酮0.2mL，所述碱金属氢氧化物优选氢氧化钠、氢氧化钾，碱金属氢氧化物溶液的浓度优选3-5mol/L，硫酸亚铁与碱金属氢氧化物的摩尔比为1:2-3。
3.权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中硝酸镍的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的0.2倍、三聚氰胺的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的3.5-4.0倍。
4.镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料在催化2-甲基呋喃制备2-甲基四氢呋喃中的应用，其特征在于所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料由权利要求1-3任一项所述的制备方法制备。
5.一种2-甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
向2-甲基呋喃中加入催化量的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，在1.5-2.0Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间24-36h，即得2-甲基四氢呋喃。
6.权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料由权利要求1-3任一项所述的制备方法制备。
7.权利要求5-6任一项所述的制备方法，其特征在于所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的用量优选为每克2-甲基呋喃使用0.1-0.2克镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
CN201910021317.6A 2019-01-09 2019-01-09 一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用 Active CN109603887B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910021317.6A CN109603887B (zh) 2019-01-09 2019-01-09 一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910021317.6A CN109603887B (zh) 2019-01-09 2019-01-09 一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109603887A true CN109603887A (zh) 2019-04-12
CN109603887B CN109603887B (zh) 2022-07-29

Family

ID=66016451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910021317.6A Active CN109603887B (zh) 2019-01-09 2019-01-09 一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109603887B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111359650A (zh) * 2020-04-24 2020-07-03 浙江大学宁波理工学院 铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法、产品及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104923276A (zh) * 2015-03-11 2015-09-23 江苏大学 一种石墨型氮化碳复合铁酸镍磁性光催化材料的制备方法
CN106540734A (zh) * 2016-11-03 2017-03-29 阜阳师范学院 一种过渡金属氧化物复合的cnb光催化剂及其制备方法
CN106861732A (zh) * 2017-01-25 2017-06-20 平顶山学院 一种硼‑镍‑二氧化钛/氮化碳复合光催化剂、及其用途和制备方法
CN108579819A (zh) * 2018-05-21 2018-09-28 西南石油大学 一种Fe3O4-N掺杂Ni/Zn-MOFs/g-C3N4复合光催化材料的制备方法
CN108816262A (zh) * 2018-04-25 2018-11-16 西安交通大学 一种氧化镍-氮化碳复合光催化剂的制备方法
CN109012733A (zh) * 2018-09-06 2018-12-18 东北大学 一种g-C3N4包覆金属的核壳结构纳米复合物的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104923276A (zh) * 2015-03-11 2015-09-23 江苏大学 一种石墨型氮化碳复合铁酸镍磁性光催化材料的制备方法
CN106540734A (zh) * 2016-11-03 2017-03-29 阜阳师范学院 一种过渡金属氧化物复合的cnb光催化剂及其制备方法
CN106861732A (zh) * 2017-01-25 2017-06-20 平顶山学院 一种硼‑镍‑二氧化钛/氮化碳复合光催化剂、及其用途和制备方法
CN108816262A (zh) * 2018-04-25 2018-11-16 西安交通大学 一种氧化镍-氮化碳复合光催化剂的制备方法
CN108579819A (zh) * 2018-05-21 2018-09-28 西南石油大学 一种Fe3O4-N掺杂Ni/Zn-MOFs/g-C3N4复合光催化材料的制备方法
CN109012733A (zh) * 2018-09-06 2018-12-18 东北大学 一种g-C3N4包覆金属的核壳结构纳米复合物的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111359650A (zh) * 2020-04-24 2020-07-03 浙江大学宁波理工学院 铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法、产品及应用
CN111359650B (zh) * 2020-04-24 2022-09-20 浙江大学宁波理工学院 铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法、产品及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN109603887B (zh) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105498787B (zh) 一种糠醛气相加氢制2‑甲基呋喃催化剂及制备方法
US7705192B2 (en) Catalytic conversion of ethanol and methanol to an isobutanol-containing reaction product using a thermally decomposed hydrotalcite catalyst
CN102151568B (zh) 草酸二甲酯加氢制备乙二醇的催化剂及制备和应用
CN108236955A (zh) 一种草酸二甲酯加氢合成乙醇用催化剂的制备方法以及由此得到的催化剂和其应用
CN104128199B (zh) 一种纳米金催化剂及其制备方法
CN109126808A (zh) 一种助剂改性铜基催化剂及制备方法及其应用
CN109529858A (zh) 一种改性镍硅催化剂及其在催化顺酐加氢制备γ-丁内酯中的应用
Yang et al. Selective Hydrogenation of Nitroaromatic Compounds with a Nickel-Oxide-Supported Nano-Palladium Catalyst under Ambient Reaction Conditions.
CN110152663A (zh) 一种用于糠醛气相加氢制糠醇的催化剂及其制备和应用
CN107890870A (zh) 一种二氧化碳和水制甲烷催化剂及其制备方法和应用
CN111889097B (zh) 一种苯胺加氢催化剂、制备方法及应用
CN107983356B (zh) 一种合成高级支链醇的催化剂及制备方法和应用
CN108997274A (zh) 一种液相氢转移催化糠醛加氢制备2-甲基呋喃的方法
CN101850260B (zh) 一种用于制备(甲基)丙烯醛和(甲基)丙烯酸的催化剂
CN102350355A (zh) 铁系水煤气变换催化剂及其制备方法
CN114797882A (zh) 一种环己醇脱氢制环己酮的催化剂及其制备方法和应用
CN109603887A (zh) 一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法及其在催化加氢中的应用
CN106238063A (zh) 一种甘油加氢制备丙二醇的铜‑氧化锌催化剂及其制备方法
CN108409541B (zh) 用于间甲酚合成2,3,6-三甲基苯酚的催化剂及其制备方法
CN106810419A (zh) 用于醋酸加氢制备乙醇催化剂中的石墨烯负载金属复合物及其制备方法
CN105498780B (zh) 一种Cu/ZnO催化剂及其制备方法和在CO2化学转化中的应用
CN109851473B (zh) 一种甘油溶液氢解制备1,3-丙二醇的方法
CN106881084B (zh) 一种用于逆水煤气变换反应贵金属催化剂及其制备和应用
CN109603886B (zh) 一种Fe3O4/g-C3N4复合材料及其作为催化剂的应用
CN104069870A (zh) 一种合成气制甲醇的催化剂及制备方法和应用

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant