CN114733522A - 一种铜碳复合催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜碳复合催化剂，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂。本发明铜碳复合催化剂采用碳作为基材体，通过改进液改性处理，改性液中的壳聚糖溶液对其进行润湿改进，加入的纳米二氧化硅经过处理后活性强，通过改进后，提高碳材表面接触面积，同时再经过铜溅射后，形成的铜碳复合催化剂具有优异的稳定性，最后再经过热处理后，产品的稳定性能得到改进，基于此，本发明制备的产品性能得到显著改进提高。
Description
技术领域
本发明涉及铜碳复合催化剂技术领域，具体涉及一种铜碳复合催化剂及其制备方法。
背景技术
催化剂在化学反应里能改变反应物的化学反应速率(既能提高也能降低)而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(固体催化剂也叫触媒)。据统计，约有90％以上的工业过程中使用催化剂，如化工、石化、生化、环保等。
以铜-金刚石导热复合材料为研究对象，针对当前过渡金属元素(IVB、VB、VIB族)合金化后复合材料对界面改性机理不明确问题，采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，建立碳原子在合金化后的铜基体或金刚石表面吸附模型，探索碳原子在这些表面模型中的吸附和迁移行为，推演过渡金属碳化物的生长和演变机制。与此同时，构建各种铜-碳化合物、碳化合物-金刚石界面结构模型，讨论两相不同晶体学位相间的堆垛方式，通过界面粘附功和界面能等参数的计算，确定出稳定的界面原子结构。在此基础上，构建过渡金属元素掺杂界面改性模型，通过电荷密度、差分电荷密度、键布居数电子结构和热动力学性能计算，分析过渡金属元素对界面成键特性的影响和作用机理。最后，通过界面声子谱的计算，推演出铜-碳化物、碳化物-金刚石界面热导率和界面热阻，探讨这些界面模型的本质传热机理，为新一代铜-金刚石导热复合材料的开发提供理论依据和指导。
现有的铜碳催化剂复合效率差，催化剂表面积不是很高，基于此，需进一步的改进处理。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种铜碳复合催化剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种铜碳复合催化剂，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂；
其中预改进处理中采用改进液于55-65℃下反应45-55min，然后将碳置于溅射室，铜作为靶材，采用真空度为1-3×10-5Pa，工作气压为氩气，溅射电流为0.5-0.9A，溅射厚度为1-3mm。
优选地，所述改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为70-75℃，反应时间为10-20min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到1-3倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
优选地，所述壳聚糖溶液为质量分数1-5％的壳聚糖溶液。
优选地，所述高频反应的频率为190-200KHz，处理时间为2-5min。
优选地，所述高频反应的频率为195KHz，处理时间为3.5min。
本发明还提供了一种铜碳复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：碳选用作为基材，然后采用改进液预改进处理；
步骤二：将碳置于溅射室，铜作为靶材进行溅射处理；
步骤三：采用热处理工艺进行热改进处理，得到本发明的处理工艺。
优选地，所述热改进处理的具体操作步骤为：
步骤一：将反应温度从室温升至150-170℃，反应5-10min，然后自然冷却至50-70℃；
步骤二：置于处理液中浸泡10-20min，然后水洗、干燥；
步骤三：以1-3℃/min的速率升温至110-120℃，反应15-25min，然后以1℃/min的速率升温至130-140℃；
步骤四：反应结束，冷却至5-10℃，保温15-25min，最后恢复至自然室温。
优选地，所述处理液为十二烷基硫酸钠水溶液，质量分数为10-20％。
优选地，所述十二烷基硫酸钠水溶液的质量分数为15％。
优选地，所述步骤一中从室温升至150-170℃的反应速率为1-5℃/min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明铜碳复合催化剂采用碳作为基材体，通过改进液改性处理，改性液中的壳聚糖溶液对其进行润湿改进，加入的纳米二氧化硅经过处理后活性强，通过改进后，提高碳材表面接触面积，同时再经过铜溅射后，形成的铜碳复合催化剂具有优异的稳定性，最后再经过热处理后，产品的稳定性能得到改进，基于此，本发明制备的产品性能得到显著改进提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的一种铜碳复合催化剂，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂；
其中预改进处理中采用改进液于55-65℃下反应45-55min，然后将碳置于溅射室，铜作为靶材，采用真空度为1-3×10-5Pa，工作气压为氩气，溅射电流为0.5-0.9A，溅射厚度为1-3mm。
本实施例的改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为70-75℃，反应时间为10-20min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到1-3倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
本实施例的壳聚糖溶液为质量分数1-5％的壳聚糖溶液。
本实施例的高频反应的频率为190-200KHz，处理时间为2-5min。
本实施例的一种铜碳复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：碳选用作为基材，然后采用改进液预改进处理；
步骤二：将碳置于溅射室，铜作为靶材进行溅射处理；
步骤三：采用热处理工艺进行热改进处理，得到本发明的处理工艺。
本实施例的热改进处理的具体操作步骤为：
步骤一：将反应温度从室温升至150-170℃，反应5-10min，然后自然冷却至50-70℃；
步骤二：置于处理液中浸泡10-20min，然后水洗、干燥；
步骤三：以1-3℃/min的速率升温至110-120℃，反应15-25min，然后以1℃/min的速率升温至130-140℃；
步骤四：反应结束，冷却至5-10℃，保温15-25min，最后恢复至自然室温。
本实施例的处理液为十二烷基硫酸钠水溶液，质量分数为10-20％。
本实施例的十二烷基硫酸钠水溶液的质量分数为15％。
本实施例的步骤一中从室温升至150-170℃的反应速率为1-5℃/min。
实施例1.
本实施例的一种铜碳复合催化剂，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂；
其中预改进处理中采用改进液于55℃下反应45min，然后将碳置于溅射室，铜作为靶材，采用真空度为1×10-5Pa，工作气压为氩气，溅射电流为0.5A，溅射厚度为1mm。
本实施例的改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为100r/min，搅拌时间为20min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为70℃，反应时间为10min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到1-3倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
本实施例的壳聚糖溶液为质量分数1％的壳聚糖溶液。
本实施例的高频反应的频率为190KHz，处理时间为2min。
本实施例的一种铜碳复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：碳选用作为基材，然后采用改进液预改进处理；
步骤二：将碳置于溅射室，铜作为靶材进行溅射处理；
步骤三：采用热处理工艺进行热改进处理，得到本发明的处理工艺。
本实施例的热改进处理的具体操作步骤为：
步骤一：将反应温度从室温升至150℃，反应5min，然后自然冷却至50℃；
步骤二：置于处理液中浸泡10min，然后水洗、干燥；
步骤三：以1℃/min的速率升温至110℃，反应15min，然后以1℃/min的速率升温至130℃；
步骤四：反应结束，冷却至5℃，保温15min，最后恢复至自然室温。
本实施例的处理液为十二烷基硫酸钠水溶液，质量分数为10％。
本实施例的十二烷基硫酸钠水溶液的质量分数为15％。
本实施例的步骤一中从室温升至150℃的反应速率为1℃/min。
实施例2.
本实施例的一种铜碳复合催化剂，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂；
其中预改进处理中采用改进液于65℃下反应55min，然后将碳置于溅射室，铜作为靶材，采用真空度为3×10-5Pa，工作气压为氩气，溅射电流为0.9A，溅射厚度为3mm。
本实施例的改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为500r/min，搅拌时间为30min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为75℃，反应时间为20min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到3倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
本实施例的壳聚糖溶液为质量分数5％的壳聚糖溶液。
本实施例的高频反应的频率为200KHz，处理时间为5min。
本实施例的一种铜碳复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：碳选用作为基材，然后采用改进液预改进处理；
步骤二：将碳置于溅射室，铜作为靶材进行溅射处理；
步骤三：采用热处理工艺进行热改进处理，得到本发明的处理工艺。
本实施例的热改进处理的具体操作步骤为：
步骤一：将反应温度从室温升至170℃，反应10min，然后自然冷却至70℃；
步骤二：置于处理液中浸泡20min，然后水洗、干燥；
步骤三：以3℃/min的速率升温至120℃，反应25min，然后以1℃/min的速率升温至140℃；
步骤四：反应结束，冷却至10℃，保温25min，最后恢复至自然室温。
本实施例的处理液为十二烷基硫酸钠水溶液，质量分数为20％。
本实施例的步骤一中从室温升至170℃的反应速率为5℃/min。
实施例3.
本实施例的一种铜碳复合催化剂，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂；
其中预改进处理中采用改进液于60℃下反应50min，然后将碳置于溅射室，铜作为靶材，采用真空度为2×10-5Pa，工作气压为氩气，溅射电流为0.7A，溅射厚度为2mm。
本实施例的改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为300r/min，搅拌时间为25min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为72.5℃，反应时间为15min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到2倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
本实施例的壳聚糖溶液为质量分数3％的壳聚糖溶液。
本实施例的高频反应的频率为195KHz，处理时间为3.5min。
本实施例的一种铜碳复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：碳选用作为基材，然后采用改进液预改进处理；
步骤二：将碳置于溅射室，铜作为靶材进行溅射处理；
步骤三：采用热处理工艺进行热改进处理，得到本发明的处理工艺。
本实施例的热改进处理的具体操作步骤为：
步骤一：将反应温度从室温升至160℃，反应7.5min，然后自然冷却至60℃；
步骤二：置于处理液中浸泡15min，然后水洗、干燥；
步骤三：以2℃/min的速率升温至115℃，反应20min，然后以1℃/min的速率升温至135℃；
步骤四：反应结束，冷却至7.5℃，保温20min，最后恢复至自然室温。
本实施例的处理液为十二烷基硫酸钠水溶液，质量分数为15％。
本实施例的十二烷基硫酸钠水溶液的质量分数为15％。
本实施例的步骤一中从室温升至160℃的反应速率为3℃/min。
实施例4.
本实施例的一种铜碳复合催化剂，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂；
其中预改进处理中采用改进液于56℃下反应47min，然后将碳置于溅射室，铜作为靶材，采用真空度为1.2×10-5Pa，工作气压为氩气，溅射电流为0.6A，溅射厚度为1.3mm。
本实施例的改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为200r/min，搅拌时间为24min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为72℃，反应时间为13min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到2倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
本实施例的壳聚糖溶液为质量分数2％的壳聚糖溶液。
本实施例的高频反应的频率为192KHz，处理时间为3min。
本实施例的一种铜碳复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：碳选用作为基材，然后采用改进液预改进处理；
步骤二：将碳置于溅射室，铜作为靶材进行溅射处理；
步骤三：采用热处理工艺进行热改进处理，得到本发明的处理工艺。
本实施例的热改进处理的具体操作步骤为：
步骤一：将反应温度从室温升至155℃，反应6min，然后自然冷却至55℃；
步骤二：置于处理液中浸泡13min，然后水洗、干燥；
步骤三：以1.2℃/min的速率升温至112℃，反应16min，然后以1℃/min的速率升温至133℃；
步骤四：反应结束，冷却至6℃，保温20min，最后恢复至自然室温。
本实施例的处理液为十二烷基硫酸钠水溶液，质量分数为13％。
本实施例的步骤一中从室温升至153℃的反应速率2℃/min。
对比例1.
与实施例3不同是预改进处理中未采用改进液处理。
对比例2.
与实施例3不同是金属料中未采用热处理工艺处理。
将本发明实施例1-4及对比例1-2的产品进行性能测试；
从实施例1-4及对比例1-2可看出，本发明产品实施例1-4的产品电流效率和比表面积均很优异。
铜碳复合催化剂采用碳作为基材体，通过改进液改性处理，改性液中的壳聚糖溶液对其进行润湿改进，加入的纳米二氧化硅经过处理后活性强，通过改进后，提高碳材表面接触面积，同时再经过铜溅射后，形成的铜碳复合催化剂具有优异的稳定性，最后再经过热处理后，产品的稳定性能得到改进，基于此，本发明制备的产品性能得到显著改进提高。
改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为70-75℃，反应时间为10-20min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到1-3倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
对比例1
改进液的制备中未加入壳聚糖溶液。
对比例2
改进液的制备中未加入活性纳米二氧化硅。
对比例3
改进液的制备中纳米二氧化硅未经过活性处理。
从对比例1-3可看出，改进液的具体参数条件对产品的性能有一定影响。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种铜碳复合催化剂，其特征在于，所述碳作为基材体，先经过预改进，然后将铜溅射到碳基材上，最后再进行热处理工艺处理，得到铜碳复合催化剂；
其中预改进处理中采用改进液于55-65℃下反应45-55min，然后将碳置于溅射室，铜作为靶材，采用真空度为1-3×10-5Pa，工作气压为氩气，溅射电流为0.5-0.9A，溅射厚度为1-3mm。
2.根据权利要求1所述铜碳复合催化剂，其特征在于，所述改进液的制备方法为：
S1：将N，N-二甲基酰胺按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中进行搅拌分散，搅拌转速为100-500r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌充分，得到反应剂；
S2：将纳米二氧化硅置于3倍的质量分数2％的冰醋酸中，反应温度为70-75℃，反应时间为10-20min，反应结束，水洗、干燥，得到活性纳米二氧化硅；
S3：活性纳米二氧化硅加入到1-3倍的反应剂中，随后再进行高频反应，反应结束，得到改进液。
3.根据权利要求2所述铜碳复合催化剂，其特征在于，所述壳聚糖溶液为质量分数1-5％的壳聚糖溶液。
4.根据权利要求2所述铜碳复合催化剂，其特征在于，所述高频反应的频率为190-200KHz，处理时间为2-5min。
5.根据权利要求4所述铜碳复合催化剂，其特征在于，所述高频反应的频率为195KHz，处理时间为3.5min。
6.一种如权利要求1-5任一项所述铜碳复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：碳选用作为基材，然后采用改进液预改进处理；
步骤二：将碳置于溅射室，铜作为靶材进行溅射处理；
步骤三：采用热处理工艺进行热改进处理，得到本发明的处理工艺。
7.根据权利要6所述铜碳复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述热改进处理的具体操作步骤为：
步骤一：将反应温度从室温升至150-170℃，反应5-10min，然后自然冷却至50-70℃；
步骤二：置于处理液中浸泡10-20min，然后水洗、干燥；
步骤三：以1-3℃/min的速率升温至110-120℃，反应15-25min，然后以1℃/min的速率升温至130-140℃；
步骤四：反应结束，冷却至5-10℃，保温15-25min，最后恢复至自然室温。
8.根据权利要求7所述铜碳复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述处理液为十二烷基硫酸钠水溶液，质量分数为10-20％。
9.根据权利要求8所述铜碳复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述十二烷基硫酸钠水溶液的质量分数为15％。
10.根据权利要求9所述铜碳复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中从室温升至150-170℃的反应速率为1-5℃/min。
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN101255544A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-09-03 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 纳米金属或金属氧化物/碳纳米管复合材料的制备方法 |
| JP2012110834A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Nippon Steel Corp | メタノール合成用触媒の製造方法、及びメタノールの製造方法 |
| CN105779805A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-07-20 | 中南大学 | 泡沫金刚石骨架增强铜基复合材料及制备方法 |
| CN108190855A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-22 | 上海大学 | 用于水中离子脱除的掺杂三维多孔碳及其制备方法 |
| CN109248684A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-01-22 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种MWCNT@Cu复合催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110871071A (zh) * | 2018-09-04 | 2020-03-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 用于制备乙醇酸甲酯的铜基催化剂及其制备和应用 |
-
2022
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101255544A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-09-03 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 纳米金属或金属氧化物/碳纳米管复合材料的制备方法 |
| JP2012110834A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Nippon Steel Corp | メタノール合成用触媒の製造方法、及びメタノールの製造方法 |
| CN105779805A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-07-20 | 中南大学 | 泡沫金刚石骨架增强铜基复合材料及制备方法 |
| CN108190855A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-22 | 上海大学 | 用于水中离子脱除的掺杂三维多孔碳及其制备方法 |
| CN109248684A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-01-22 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种MWCNT@Cu复合催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110871071A (zh) * | 2018-09-04 | 2020-03-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 用于制备乙醇酸甲酯的铜基催化剂及其制备和应用 |
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