【技术实现步骤摘要】
一种碳基材料的改性方法
本专利技术涉及材料化学领域,具体地,涉及一种碳基材料、一种碳基材料的制备方法、该碳基材料的用途和一种烃氧化的方法。
技术介绍
碳基材料包括碳纳米管、活性炭、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米纤维和纳米金刚石等等。碳基材料可以作为氧化烷烃的催化材料,例如:有文献(AppliedCatalysis,29(1987)311-326)报道了利用活性炭为催化剂将乙苯氧化脱氢成为苯乙烯,还有文献(ACTAPHYSICAPOLONICA,Vol.118,(2010),459-464)报道了利用活性炭为催化剂将正丁烷转化为丁烯和丁二烯。研究表明,如果在纳米碳材料(例如纳米碳管和石墨烯)表面上修饰含氧、氮等杂原子的饱和及非饱和官能团,可以改变纳米碳材料的催化活性,如可以通过对纳米碳材料进行氧化处理实现在纳米碳材料中引入氧原子,从而增加纳米碳材料中含氧官能团的含量。例如,可以将纳米碳材料在强酸(如HNO3、H2SO4)和/或强氧化性溶液(如H2O2、KMnO4)中进行回流反应,在回流反应的同时还可以辅助进行微波加热或超声振荡,以增强氧化反应的效果。但是,在强酸和/或强氧化性溶液中进行回流反应可能会对纳米碳材料的骨架结构产生不利影响,甚至破坏纳米碳材料的骨架结构。例如:将纳米碳材料用硝酸进行氧化,虽然可以在纳米碳材料表面引入大量含氧官能团,但是极易造成纳米碳材料被切断和/或明显增加石墨网络结构中的缺陷位,从而可能降低纳米碳材料的性能,如热稳定性。另外,通过在强酸和/或强氧化性溶液中进行回流反应,以引入氧原子时,氧原子的引入量对反应操作条件的依赖性高,波动范围较 ...
【技术保护点】
一种碳基材料,其特征在于:以该碳基材料的总重量为基准,该碳基材料含有80‑98.9重量%的碳元素、0.1‑7重量%的氮元素和1‑15重量%的氧元素;其中,该碳基材料的X射线光电子能谱中,533.1‑533.5eV范围内的峰确定的氧元素的量与531.8‑532.2eV范围内的峰确定的氧元素的量的比值在0.2‑5的范围内。
【技术特征摘要】
2015.01.27 CN 20151004098021.一种碳基材料,其特征在于:以该碳基材料的总重量为基准,该碳基材料含有80-98.9重量%的碳元素、0.1-7重量%的氮元素和1-15重量%的氧元素;其中,该碳基材料的X射线光电子能谱中,533.1-533.5eV范围内的峰确定的氧元素的量与531.8-532.2eV范围内的峰确定的氧元素的量的比值在0.2-5的范围内;398.0-400.5eV范围内的峰确定的氮元素的量与395.0-405.0eV范围内的峰确定的氮元素的量的比值在0.5-1的范围内。2.根据权利要求1所述的碳基材料,其中,以该碳基材料的总重量为基准,该碳基材料含有85-97重量%的碳元素、0.2-5重量%的氮元素和2-10重量%的氧元素,该碳基材料的X射线光电子能谱中,533.1-533.5eV范围内的峰确定的氧元素的量与531.8-532.2eV范围内的峰确定的氧元素的量的比值在0.5-2的范围内。3.根据权利要求2所述的碳基材料,其中,以该碳基材料的总重量为基准,该碳基材料含有90-95重量%的碳元素、0.5-4重量%的氮元素和4-8重量%的氧元素,该碳基材料中的X射线光电子能谱中,533.1-533.5eV范围内的峰确定的氧元素的量与531.8-532.2eV范围内的峰确定的氧元素的量的比值在0.6-1.8的范围内。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的碳基材料,其中,所述碳基材料的X射线光电子能谱中,400.6-401.5eV范围内的峰确定的氮元素的量与395.0-405.0eV范围内的峰确定的氮元素的量的比值在0-0.5的范围内。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的碳基材料,其中,该碳基材料的X射线光电子能谱中,283.8-284.2eV范围内的峰确定的碳元素的量与280.0-294.0eV范围内的峰确定的碳元素的量的比值在0.6-1的范围内;286.2-286.6eV范围内的峰确定的碳元素的量与288.6-289.0eV范围内的峰确定的碳元素的量之和与280.0-294.0eV范围内的峰确定的碳元素的量的比值在0.01-0.2的范围内;286.2-286.6eV范围内的峰确定的碳元素的量与288.6-289.0eV范围内的峰确定的碳元素的量的比值在0.2-2的范围内。6.根据权利要求1-3中任意一项所述的碳基材料,其中,在该碳基材料的表面的面积相同的不同X光微区中,氮元素和氧元素的含量的变异系数各自在20%以下。7.根据权利要求1-3中任意一项所述的碳基材料,其中,所述碳基材料的W500/W800在0.02-0.5的范围内;其中,W800是指空气气氛和25℃的初始温度以及10℃/min的升温条件下,所述碳基材料在800℃下的重量相对于400℃下的重量的减少率,W500是指空气气氛和25℃的初始温度以及10℃/min的升温条件下,所述碳基材料在500℃下的重量相对于400℃下的重量的减少率。8.根据权利要求1-3中任意一项所述的碳基材料,其中,该碳基材料的结构形态包括碳纳米管、石墨烯、富勒烯、纳米碳颗粒、活性炭、薄层石墨、碳纳米纤维和纳米金刚石的结构形态中的至少一种。9.一种制备权利要求1-8中任意一项所述的碳基材料的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:(1)将固体碳源、前驱体和水混合,得到混合后的物料;其...
【专利技术属性】
技术研发人员:史春风,荣峻峰,于鹏,谢婧新,林伟国,宗明生,
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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