一种含杂原子纳米碳材料及其制备方法和应用以及一种烃脱氢反应方法技术

本发明专利技术公开了一种含杂原子纳米碳材料及其制备方法和应用，含有6-12重量％的O和88-94重量％的C，XPS谱图中，531.0-532.5eV范围内的峰确定的O元素的量与532.6-533.5eV范围内的峰确定的O元素的量的比值为0.3-1，288.6-288.8eV范围内的峰确定的C元素与286.0-286.2eV范围内的峰确定的C元素的量的比值为0.4-2。本发明专利技术进一步公开了使用所述含杂原子纳米碳材料的烃脱氢反应方法。所述含杂原子纳米碳材料在烃类脱氢反应中显示出良好的催化活性，能明显提高原料的转化率，同时还能获得较好的烯烃选择性，特别是对1-丁烯具有较高的选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种含杂原子纳米碳材料及其制备方法和应用以及一种烃脱氢反应方法
本专利技术涉及一种含杂原子纳米碳材料，本专利技术还涉及一种含杂原子纳米碳材料的制备方法以及由该方法制备的含杂原子纳米碳材料，本专利技术又涉及一种通过将上述含杂原子纳米碳材料进行焙烧而制备的含杂原子纳米碳材料，本专利技术进一步涉及根据本专利技术的含杂原子纳米碳材料作为烃脱氢反应的催化剂的应用、以及一种烃脱氢反应方法。
技术介绍
纳米碳材料是近年发展起来的一类重要的无机非金属催化剂，在烃类转化、精细化工、燃料电池、太阳能转化等多个领域显示出优于传统金属催化剂的性能，引起了科技工作者的广泛关注，具有巨大的发展潜力。尽管纳米碳材料本身具有一定的催化活性，但是其催化性能(如活性)仍有待于进一步提高。为了进一步提高纳米碳材料的催化性能(如活性)，研究人员尝试在纳米碳材料中引入杂原子，以对纳米碳材料进行修饰改性，如在纳米碳材料中引入氧原子、氮原子。在纳米碳材料中引入氧原子，可以在纳米碳材料表面形成羟基、羰基、羧基、酯基和酸酐等含氧官能团。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含杂原子纳米碳材料，该含杂原子纳米碳材料含有C元素和O元素，以该含杂原子纳米碳材料的总量为基准并以元素计，O元素的含量为6‑12重量％，C元素的含量为88‑94重量％；该含杂原子纳米碳材料中，由X射线光电子能谱中531.0‑532.5eV范围内的峰确定的O元素的量为IOc，由X射线光电子能谱中532.6‑533.5eV范围内的峰确定的O元素的量为IOe，IOc/IOe在0.3‑1的范围内；由X射线光电子能谱中288.6‑288.8eV范围内的峰确定的C元素的量为ICc，由X射线光电子能谱中286.0‑286.2eV范围内的峰确定的C元素的量为ICe，ICc/ICe在0.4‑2的范围内。

【技术特征摘要】
2015.01.27 CN 2015100411183;2015.01.27 CN 201510041.一种含杂原子纳米碳材料，该含杂原子纳米碳材料含有C元素和O元素，以该含杂原子纳米碳材料的总量为基准并以元素计，O元素的含量为6-12重量％，C元素的含量为88-94重量％；该含杂原子纳米碳材料中，由X射线光电子能谱中531.0-532.5eV范围内的峰确定的O元素的量为IOc，由X射线光电子能谱中532.6-533.5eV范围内的峰确定的O元素的量为IOe，IOc/IOe在0.3-1的范围内；由X射线光电子能谱中288.6-288.8eV范围内的峰确定的C元素的量为ICc，由X射线光电子能谱中286.0-286.2eV范围内的峰确定的C元素的量为ICe，ICc/ICe在0.4-2的范围内；该含杂原子纳米碳材料的制备方法包括将一种分散有原料纳米碳材料和至少一种过氧化物的水分散液于密闭容器中进行反应，反应过程中，所述水分散液的温度保持在100-250℃的范围内，原料纳米碳材料：过氧化物的重量比在1：0.5-50的范围内，原料纳米碳材料：H2O的重量比在1：2-50的范围内，所述过氧化物选自过氧化氢和式I所示的有机过氧化物，式I中，R1和R2各自选自H、C4-C12的烷基、C6-C12的芳基、C7-C12的芳烷基以及且R1和R2不同时为H，R3为C4-C12的直链或支链烷基或者C6-C12的芳基。2.根据权利要求1所述的含杂原子纳米碳材料，其中，IOc/IOe在0.4-0.95的范围内；ICc/ICe在0.5-1.5的范围内。3.根据权利要求2所述的含杂原子纳米碳材料，其中，IOc/IOe在0.5-0.8的范围内。4.根据权利要求3所述的含杂原子纳米碳材料，其中，IOc/IOe在0.6-0.7的范围内。5.根据权利要求2所述的含杂原子纳米碳材料，其中，ICc/ICe在0.7-1.2的范围内。6.根据权利要求5所述的含杂原子纳米碳材料，其中，ICc/ICe在0.8-1的范围内。7.根据权利要求6所述的含杂原子纳米碳材料，其中，ICc/ICe在0.85-0.95的范围内。8.根据权利要求1所述的含杂原子纳米碳材料，其中，以该含杂原子纳米碳材料中由X射线光电子能谱确定的C元素的总量为基准，由X射线光电子能谱中284.7-284.9eV范围内的峰确定的C元素的含量为60-98重量％；由X射线光电子能谱中286.0-288.8eV范围内的峰确定的C元素的含量为2-40重量％。9.根据权利要求8所述的含杂原子纳米碳材料，其中，以该含杂原子纳米碳材料中由X射线光电子能谱确定的C元素的总量为基准，由X射线光电子能谱中284.7-284.9eV范围内的峰确定的C元素的含量为70-96重量％；由X射线光电子能谱中286.0-288.8eV范围内的峰确定的C元素的含量为4-30重量％。10.根据权利要求9所述的含杂原子纳米碳材料，其中，以该含杂原子纳米碳材料中由X射线光电子能谱确定的C元素的总量为基准，由X射线光电子能谱中284.7-284.9eV范围内的峰确定的C元素的含量为80-95重量％；由X射线光电子能谱中286.0-288.8eV范围内的峰确定的C元素的含量为5-20重量％。11.根据权利要求1所述的含杂原子纳米碳材料，其中，以该含杂原子纳米碳材料的总量为基准并以元素计，O元素的含量为7-11重量％，C元素的含量为89-93重量％。12.根据权利要求1-11中任意一项所述的含杂原子纳米碳材料，其中，该含杂原子纳米碳材料为含杂原子碳纳米管。13.根据权利要求12所述的含杂原子纳米碳材料，其中，该含杂原子纳米碳材料为含杂原子多壁碳纳米管。14.根据权利要求13所述的含杂原子纳米碳材料，其中，所述含杂原子多壁碳纳米管的比表面积为50-500m2/g。15.根据权利要求14所述的含杂原子纳米碳材料，其中，所述含杂原子多壁碳纳米管的比表面积为80-300m2/g。16.根据权利要求15所述的含杂原子纳米碳材料，其中，所述含杂原子多壁碳纳米管的比表面积为90-200m2/g。17.根据权利要求12所述的含杂原子纳米碳材料，其中，所述含杂原子多壁碳纳米管在400-800℃的温度区间内的失重率为w800，在400-500℃的温度区间内的失重率为w500，w500/w800在0.01-0.5的范围内，所述失重率在空气气氛中测定。18.根据权利要求17所述的含杂原子纳米碳材料，其中，w500/w800在0.02-0.2的范围内。19.一种含杂原子纳米碳材料的制备方法，该方法包括将一种分散有原料纳米碳材料和至少一种过氧化物的水分散液于密闭容器中进行反应，反应过程中，所述水分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：史春风，荣峻峰，于鹏，谢婧新，宗明生，林伟国，
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