一种生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂及其制备方法与应用。该催化剂的制备是将柚子皮粉末浸渍于一定浓度的硝酸盐溶液中，干燥后经煅烧所得，其活性组分为金属单质，载体为有机碳。所述硝酸盐为硝酸铁，硝酸钴，硝酸镍或硝酸铜，所述金属单质为铁，钴，镍或铜。该催化剂具有原料绿色，制备过程简单，加氢选择性高的特点。在应用于生物质衍生物的加氢反应中具有很好的效果，如糠醛选择性加氢反应制备糠醇，在较低温度170℃下糠醇收率最高可达98.9％。

A Biomass Carbon Material Supported Nano-metal Catalyst and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a biomass carbon-based material high-load nano-metal catalyst, a preparation method and application thereof. The catalyst was prepared by impregnating pomelo peel powder in a certain concentration of nitrate solution and calcining it after drying. The active component of the catalyst was metal and the carrier was organic carbon. The nitrate is iron nitrate, cobalt nitrate, nickel nitrate or copper nitrate, and the metal elements are iron, cobalt, nickel or copper. The catalyst has the characteristics of green raw material, simple preparation process and high hydrogenation selectivity. It has good effect in the hydrogenation of biomass derivatives, such as the selective hydrogenation of furfural to furfuryl alcohol, and the highest yield of furfuryl alcohol can reach 98.9% at 170 C.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及纳米金属催化剂制备
，具体涉及一种生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
碳载体催化剂是一种以碳材料为载体的负载型催化剂，近年来随着碳材料形态特征的不断开发和功能特性的不断改进，其在催化剂领域的应用越来越广泛。放眼国内外的碳载体催化剂的应用情况，目前应用于催化领域的碳载体催化剂很多种，不同的碳材料具有不同的比表面积、孔隙度、晶态、导电性以及催化氧化还原的活性，常见的碳载体有活性碳、炭黑、石墨、碳纳米管、碳分子筛等。目前传统的碳载体均是购买商业产品，为了获得更为廉价的碳材料制备成本，采用低成本的生物质或生物质废弃物直接用于制备多功能碳材料已成为科学界的研究热点。生物质来源广泛，非常适合作为生产碳材料的原料，特别是农林渔废弃物，将这些原材料收集起来并做简单的处理，可以非常有效的利用生物质原材料，我国是农业大国，每年的农林废弃物数量巨大且未得到很有效的利用，在此背景下，将农林废弃物直接应用于碳载体的制备将具有深远意义。糠醛、5-羟甲基糠醛、5-甲基糠醛和肉桂醛均是重要的生物质衍生物，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂，其特征在于，所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂是以生物质碳基材料作为载体，负载Fe、Co、Ni或Cu的纳米金属粒子，其中，Fe纳米金属粒子的粒径为20～25nm，Co纳米金属粒子的粒径为56～78nm，Ni纳米金属粒子的粒径为4～6nm，Cu纳米金属粒子的粒径为8～12nm；所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂中纳米金属的负载量为催化剂总重量的6.9～22.1％。

【技术特征摘要】
1.一种生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂，其特征在于，所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂是以生物质碳基材料作为载体，负载Fe、Co、Ni或Cu的纳米金属粒子，其中，Fe纳米金属粒子的粒径为20～25nm，Co纳米金属粒子的粒径为56～78nm，Ni纳米金属粒子的粒径为4～6nm，Cu纳米金属粒子的粒径为8～12nm；所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂中纳米金属的负载量为催化剂总重量的6.9～22.1％。2.根据权利要求1所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂，其特征在于，所述的催化剂的制备包括以下步骤：(1)将柚子皮除去黄色外皮，冷冻干燥2～3天，研磨至粉末状，得到柚子皮粉末；(2)在搅拌状态下，将步骤(1)得到的柚子皮粉末快速加入硝酸盐溶液中，在50℃下搅拌至干燥；然后在100℃下继续干燥12h；(3)将步骤(2)得到的干燥样品在惰性气体保护下于300～700℃中焙烧3h，即得所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂；所述的硝酸盐溶液为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍或硝酸铜的水溶液；所述的硝酸盐溶液的浓度为0.06～0.25mol/L；所述的柚子皮粉末和硝酸盐的配比为2g:9×10-4～3.8×10-3mol。3.一种制备权利要求1所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将柚子皮除去黄色外皮，冷冻干燥48h，研磨至粉末状，得到柚子皮粉末；(2)在搅拌状态下，将步骤(1)得到的柚子皮粉末快速加入硝酸盐溶液中，在50℃下搅拌至干燥；然后在100℃下继续干燥12h；(3)将步骤(2)得到的干燥样品在惰性气体保护下于300～700℃中焙烧3h，即得所述的生物质碳基材料高负载纳米金属催化剂。4.根据权利要求3所述的生物质碳基材料高负载纳米金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨光，崔志冰，陈伦刚，马隆龙，张琦，张兴华，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44