本发明专利技术提供了一种纳米链状钴的制备方法，涉及无机纳米材料的合成及在一氧化碳加氢催化反应中的应用。在磁力搅拌的同时用CO辅助溶剂热法还原：以四水乙酸钴为前驱体，在油胺溶液中，引入CO气体，将反应釜中CO的压强调至0.02～0.1MPa，搅拌速度调至200～400r/min，在100～200℃的温度下反应5～12h，得到的产物用环己烷和乙醇交叉洗涤分别3次，磁性分离后，在60℃烘箱中干燥12小时。本发明专利技术具有制备工艺简单的优点，通CO形成的纳米链状钴形态均一、基元材料尺寸均一(250nm左右)如附图，且用于CO加H2制甲烷的催化效果比不通CO时的催化效果好。该催化剂具有较好的催化活性，在工业上具有较好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米链状钴催化剂，该催化剂的合成方法及其在一氧化碳催化加氢反应中的应用。
技术介绍
钴纳米结构材料是一种重要的铁磁性材料，磁性材料达到纳米级时，相关性能也随材料尺寸、形貌的改变而改变，钴纳米结构材料可广泛用于催化剂、磁记录材料、微波吸收材料和永磁材料等方面。 纳米钴的形貌、表面价态对其性能具有显著影响，有CO辅助合成的纳米链状钴单质表现出了优异的催化性能。根据文献报道，朱路平等(朱路平，廖桂红，杨洋，等.链状结构金属钴单质亚微米粒子的制备及磁性能研究[J].上海第二工业大学学报，2010, 27 (I): 12 - 15.)以氯化钴，水合肼为起始原料，乙二醇为溶剂，采用溶剂热法制得链状结构的金属钴亚微米粒子；yang等(J.Phys.Chem.C 2009, 113，17)在外磁场存在时还原钴的前驱体得到土豆球状组成的链状结构。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种合成纳米链状钴的方法。在动态反应釜中溶剂热法加磁子搅拌，采用CO辅助还原，制备得到形貌均匀且表面不易被氧化的零价纳米链状钴，并且很好的应用于CO加H2的催化反应。 本专利技术的上述目的通过以下技术方案得到:一种纳米链状钴的合成方法，其特征在于利用磁子搅拌、CO辅助还原，在动态反应釜中合成，包括以下步骤:步骤1.将油胺溶液和四水乙酸钴直接加入动态反应釜中，加入磁子搅拌5分钟，使四水乙酸钴分散均勻；步骤2.将动态反应釜密封好之后，通入CO气体，CO的压强调至0.02?0.1Mpa，在100?200°C磁力搅拌的条件下反应5?12h ;得到的产物经环己烷和乙醇交叉洗涤、磁性分离之后在60°C烘箱中进行干燥。进一步，所述的制备方法，其合成过程在磁力搅拌动态反应釜中进行，将磁子搅拌速度调至200?400r/min进行反应。进一步，所述的制备方法，在合成体系中引入CO气体，经过10多次置换排出空气之后，将反应釜中CO的压强调至0.02?0.1Mpa进行反应。进一步，所述的制备方法，其反应所得的产物用一定量的环己烷和乙醇交叉洗涤各至少3次，进行磁铁吸引分离之后在60°C温度下的烘箱中干燥。本专利技术采用的合成技术工艺简单，反应周期短，通过在体系中加入小磁子，通入少量CO气体，利用CO辅助还原，使得被还原的球状颗粒自组装形成规整的链状结构。油胺充当着还原剂、表面活性剂的作用，油胺的还原效果温和，利于产物的尺寸均匀；油胺的长链利于产物的分散均匀。四水乙酸钴在反应过程中会产生气体，会增加反应的气压，利于片状结构团聚成球，以进一步促成球状结构。选择用CO作为辅助气体，参与还原反应生成了碳酸根粒子，自组装成链状。 【附图说明】 图1为实施例所得的纳米链状钴的XRD图谱。 图2为实施例所得的纳米链状钴的SEM图。 图3为实施例所得的纳米链状钴的XPS图谱。 图4为实施例所得的纳米链状钴的H2-TPR图谱。 图5 —氧化碳催化加氢效果图。 【具体实施方式】 :本专利技术制备所得的产品，其晶体结构由X射线衍射仪(XRD)测定，材料形貌由扫描电子显微(SEM)测定，表面成分由X射线光电子能谱(XPS)测定，元素价态由H2程序升温还原(H2-TPR)测定。 实施实例(1)将8ml油胺溶液(质量百分比浓度为80%)、0.633g四水乙酸钴放入动态釜中混合，加入小磁子搅拌5min,混合均勻；(2)将上述混合溶液放入动态反应釜中，密封好之后，通入CO气体，经过10多次置换排出空气之后，将反应釜中CO的压强调至0.06Mpa ；(3)将动态反应釜的温度调至200°C，将搅拌速度调至400r/min反应1h；(4)待反应结束冷却至室温后，将所得的产物用环己烷和乙醇交叉洗涤各至少3次，进行磁铁吸引分离之后在60°C烘箱中干燥12h，得到黑色的纳米链状钴。 催化剂活性评价方法:一氧化碳催化加氢反应 在连续反应釜中考察催化剂的活性。取出一根石英管，依次放一小团棉花、0.1g石英砂、0.08g催化剂，上端再放一小团棉花。将石英管插入装置后，通氦气去除釜中的空气。以氦气作为载气，通流量分别为10mL/min的氢气(99.99% )和50mL/min的一氧化碳(4.98%)和氦气的混合气体。反应温度以每分钟20°C程序升温至150°C，再以每分钟10°C升温至410°C—氧化碳反应完全。反应过程中检测反应物和产物的含量。在170°C时开始反应，在410°C时CO的转化率达到100%，甲烷的产率可以达到43%。同样用不通CO形成的非完全链状结构的钴做对比，在200°C才开始反应，在410°C时CO的转化率刚超过40%，在550°C时甲烷的产率达到最高为23%。可能的原因是加入CO后形成的链状钴表面有碳酸根离子存在，阻碍了其表面被氧化，表面钴单质含量多催化效果好。而不通CO形成的产物，表面很容易被氧化，这样在反应时降低了其催化活性。从而证明了用CO辅助合成的纳米链状钴催化剂在CO催化加氢领域具有很好的应用前景。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米链状钴的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1.将油胺溶液和四水乙酸钴直接加入动态反应釜中，加入磁子搅拌5分钟，使四水乙酸钴分散均匀；步骤2.将动态反应釜密封好之后，通入CO气体，CO的压强调至0.02～0.1Mpa，在100～200℃磁力搅拌的条件下反应5～12h；得到的产物经环己烷和乙醇交叉洗涤、磁性分离之后在60℃烘箱中进行干燥。
【技术特征摘要】
1.一种纳米链状钴的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1.将油胺溶液和四水乙酸钴直接加入动态反应釜中，加入磁子搅拌5分钟，使四水乙酸钴分散均勻； 步骤2.将动态反应釜密封好之后，通入CO气体，CO的压强调至0.02?0.1Mpa，在100?200°C磁力搅拌的条件下反应5?12h ;得到的产物经环己烷和乙醇交叉洗涤、磁性分离之后在60°C烘箱中进行干燥。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁鑫，朱晓琳，陈标华，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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