氮掺杂多孔碳负载双金属催化剂及其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种以氮掺杂生物基多孔碳为载体，通过一锅法合成双金属‑氮掺杂碳基双功能催化剂及其制备方法和用途。该催化剂可用于催化生物基山梨醇、木糖醇、纤维素、木质纤维素等生物质高效选择性加氢制备二醇等低元醇。根据本发明专利技术的催化剂使用廉价、可再生生物质为原料制备多孔氮掺杂碳材料，不需要通过添加含氮有机物作为氮源掺杂氮元素，绿色环保，价格低廉。制备的金属负载型催化剂用于在水相体系中催化生物质选择性加氢时，具有优异的催化活性、稳定性和选择性。并且，产物与催化剂分离简单，产物中乙二醇和丙二醇的产率可高达85％以上，反应步骤少，条件温和，操作简单，应用前景广阔。

Nitrogen Doped Porous Carbon Supported Bimetallic Catalysts and Their Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
氮掺杂多孔碳负载双金属催化剂及其制备方法及用途
本专利技术属于精细化工领域，涉及一种以氮掺杂生物基多孔碳为载体，通过一锅法合成双金属-氮掺杂碳基双功能催化剂，该催化剂用于催化生物基山梨醇、木糖醇、纤维素、木质纤维素等生物质高效选择性加氢制备二醇等低元醇，以及该催化剂的制备方法和用途。
技术介绍
乙二醇和丙二醇，作为一种高附加值化学品，被广泛应用于人工合成聚酯树脂、化妆品、医疗行业和制药业等领域。目前，工业上主要还是以石油裂解的下游产品和煤为原料，通过传统催化氢解等苛刻条件生产乙二醇和丙二醇。传统工业合成路线原料不仅高度依赖石油、煤，且反应路线复杂，产生大量污染物等问题。随着全球化石资源的日益紧张，利用可再生的农林废弃物资源制备乙二醇和丙二醇，不仅可以解决对化石资源的依赖问题，还可以提高农林废弃物的资源利用率，有望成为传统石油、煤化工路线的替代性路线。目前，以生物质为原料制备乙二醇、丙二醇等低元醇催化体系中，常采用的催化剂包括Ni、Cu、Ru、Pt、Au、Pd、Rh等金属，载体包括二氧化硅、活性炭、碳纳米管、沸石分子筛等。周兴贵教授团队开发的碳纳米管和石墨烯复合载体通过等体积浸渍负载钌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以氮掺杂生物基材料，通过一锅水热法合成生物基氮掺杂多孔碳负载型双金属催化剂，所述负载型催化剂由0.5‑20wt％的贵金属粒子和1‑30wt％的过渡金属元素和50‑98.5wt％的生物基氮掺杂多孔碳材料载体构成。

【技术特征摘要】
1.一种以氮掺杂生物基材料，通过一锅水热法合成生物基氮掺杂多孔碳负载型双金属催化剂，所述负载型催化剂由0.5-20wt％的贵金属粒子和1-30wt％的过渡金属元素和50-98.5wt％的生物基氮掺杂多孔碳材料载体构成。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述生物基氮掺杂多孔碳材料载体的比表面积为150-1500m2/g，氮含量为1-10wt％。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述贵金属粒子为选自钯、金、铂、钌、铑、铱中的一种或多种贵金属粒子，优选为钯、铂或钌；所述过渡金属元素为选自铁、铜、钨、铬、锰、钴、镍中的一种或多种过渡金属元素，优选为钨、锰或钴。4.一种一锅法合成根据权利要求1所述的生物基氮掺杂多孔碳负载型双金属催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)将生物质材料干燥，研磨成细粉；2)将步骤1)中得到的细粉和贵金属、过渡金属前驱体溶液分散到水中；3)将步骤2)得到的混合物转移到反应釜中，在水热反应条件下加热到100-300℃，优选150-250℃，保温1-56小时，冷却，洗涤得到褐色固体；4)将步骤3)中得到的褐色固体进行干燥、研磨，然后在管式炉中惰性气氛保护下进行焙烧，焙烧温度为200-1500℃，保温1-100小时；等到管式炉降温至室温后，将样品取出，即得到一锅法制备的氮掺杂多孔碳负载型双金属催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中所述生物质材料为富含蛋白质的植物，包含榆钱、蒲公英叶、黄麻叶、牛蒡叶、芦笋、竹笋、白花菜、菠菜、西兰花中的至少一种，优选为菠菜、竹笋中的至少一种，其同时作为碳源和氮源。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中所述贵金属前驱体溶液，其前驱体可以为钌、钯、铂、铑和铱中的一种或多种金属盐，例如盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐等；过渡金属前驱体可以为铁、铜、锰、镍和钨的一种或多种金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀芳，李庆林，徐国强，刘秀云，李正，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37