一种KRu4O8纳米棒材料、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种KRu4O8纳米棒材料，具有沿[001]方向生长的锰钡矿结构。本申请还提供了KRu4O8纳米棒材料的制备方法，其包括以下步骤：将氯化钌水溶液和氢氧化钾水溶液混合，反应，得到沉淀物；将所述沉淀物高温煅烧，得到KRu4O8纳米棒材料。本申请还提供了KRu4O8纳米棒材料在电化学氧化丙烯合成1，2

【技术实现步骤摘要】
一种KRu4O8纳米棒材料、其制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种KRu4O8纳米棒材料、其制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]1,2
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丙二醇是一种具有较高附加值的化学品，可被运用于油漆、液体洗涤剂、化妆品、香精、食品、个人护理产品以及烟草润湿剂等产品的制造中，其最主要的用途是作为防冻冷却剂和除冰剂，以及作为聚酯树脂合成的原料，用于纤维生产和医药生产。
[0003]1,2
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丙二醇生产的工业过程，如环氧丙烷水合和甘油氢解，需要多个步骤并且能耗高。矿物燃料资源的减少、环境问题的增加以及全球对能源、燃料和化学品的需求的影响，很大程度上为电化学合成的研究提高了动力。运用绿色环保电化学的方法加工丙烯生产高价值产物1,2
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丙二醇，以取代传统的丙烯高温高压氧化再水合过程，是一个非常具有价值的研究方向。先前的几项报告已经研究了丙烯的直接电化学氧化结果，然而大多数早期研究使用金属钯电催化剂，其对经济上有价值的1,2
‑
丙二醇没有显示出高选择性。另一方面，钌基材料已被广泛用于甲醇和甘油等小有机分子的电氧化。依据之前的文献报道，钌基材料尚未被应用到丙烯电氧化中。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题在于提供一种KRu4O8纳米棒材料，本申请提供的纳米棒材料应用于电化学氧化丙烯合成1,2
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丙二醇具有较高的选择性、活性和催化稳定性。
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种KRu4O8纳米棒材料，具有沿[001] 方向生长的锰钡矿结构。
[0006]优选的，所述KRu4O8纳米棒材料的长度为150～300nm，直径为 30～60nm。
[0007]本申请还提供了所述的KRu4O8纳米棒材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将氯化钌水溶液和氢氧化钾水溶液混合，反应，得到沉淀物；
[0009]将所述沉淀物高温煅烧，得到KRu4O8纳米棒材料。
[0010]优选的，所述氯化钌水溶液的浓度≤0.5mol/L，所述氢氧化钾水溶液的浓度≥5mol/L。
[0011]优选的，所述混合的时间为20～60min。
[0012]优选的，所述煅烧之前还包括干燥，所述干燥的温度为80～120℃。
[0013]优选的，所述煅烧的温度为500～1000℃，时间为2～8h。
[0014]优选的，所述煅烧在体积比3:1的氩气和氧气中进行。
[0015]本申请还提供了所述的KRu4O8纳米棒材料或所述的制备方法所制备的KRu4O8纳米棒材料在电化学氧化丙烯合成1,2
‑
丙二醇中的应用。
[0016]本申请提供了一种KRu4O8纳米棒材料，其具有沿[001]方向生长的锰钡矿结构；由于KRu4O8纳米棒材料的锰钡矿结构，使其形成表面有K原子的结构形态，大半径K原子的引入
致使构相变形，从而调控了丙烯中间体在纳米棒材料表面的吸附强度，改善了丙烯部分氧化过程动力学的迟缓，提高KRu4O8纳米棒材料在电化学氧化丙烯合成 1,2
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丙二醇应用中的催化活性、选择性和催化稳定性。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例1制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂的扫描电子显微镜图片；
[0018]图2是本专利技术实施例1制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂的透射电子显微镜图片；
[0019]图3是本专利技术实施例1制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂的高分辨透射电子显微镜图片；
[0020]图4是本专利技术实施例1制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂的X射线衍射图谱；
[0021]图5是本专利技术实施例1制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂与商业RuO2催化剂的X射线光电子能谱图；
[0022]图6是本专利技术实施例1制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂与商业RuO2催化剂的X射线吸收近边光谱图；
[0023]图7是本专利技术实施例3制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂与商业RuO2催化剂在不同过电位下有效电流密度图；
[0024]图8是本专利技术实施例3制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂在不同过电位下产1，2
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丙二醇的法拉第效率；
[0025]图9是本专利技术实施例4制备的一维锰钡矿结构KRu4O8纳米棒催化剂在相对标准氢电极的过电位为1.5V下产1，2
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丙二醇的法拉第效率随时间变化图。
具体实施方式
[0026]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0027]鉴于丙烯电氧化的现状，本申请提供了一种一维锰钡矿结构 KRu4O8纳米棒材料，其在电化学氧化丙烯合成1,2
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丙二醇反应中，具有较高的选择性和活性，并且具有较好的催化稳定性。具体的，本专利技术实施例公开了一种KRu4O8纳米棒材料，具有沿[001]方向生长的锰钡矿结构。
[0028]在本申请中，所述KRu4O8纳米棒材料的长度为150～300nm，直径为30～60nm。
[0029]本申请还提供了所述的KRu4O8纳米棒材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]将氯化钌水溶液和氢氧化钾水溶液混合，反应，得到沉淀物；
[0031]将所述沉淀物高温煅烧，得到KRu4O8纳米棒材料。
[0032]在制备KRu4O8纳米棒材料的过程中，本申请首先将氯化钌水溶液和氢氧化钾水溶液混合，反应，得到沉淀物；此过程中，氢氧化钾和氯化钌反应，得到氢氧化钌沉淀，其会吸附溶液中的部分KOH，形成沉淀物。在上述过程中，所述氯化钌水溶液的浓度≤0.5mol/L，所
述氢氧化钾水溶液的浓度≥5mol/L；在具体实施例中，所述氯化钌水溶液的浓度为0.5mol/L，所述氢氧化钾水溶液的浓度为5mol/L。所述氢氧化钾水溶液和所述氯化钌水溶液的浓度会影响纳米棒相的纯度、长度和粗细；氢氧化钾水溶液要过量且浓度要大于等于5摩尔每升，否则会出现RuO2杂相；同样氯化钌水溶液的浓度要小于等于0.5摩尔每升，否则会出现RuO2杂相，减少RuCl3投料量会使棒状材料变短。所述混合需要连续搅拌20～60min，以使反应充分进行。本申请然后将沉淀物于80～120℃下干燥。
[0033]本申请最后将沉淀物高温煅烧，以得到KRu4O8纳米棒材料。在煅烧的过程中，氢氧化钌、氢氧化钾与氧气反应，得到KRu4O8；上述原料浓度、反应条件的控制，以得到KRu4O8纳米棒材料。在煅烧的过程中，所述煅烧在体积比为3:1的氩气和氧气的混合气体中进行，所述煅烧的温度为500～1000℃，时间为2～8h，更具体地，所述煅烧的温度为750℃，时间为4h。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种KRu4O8纳米棒材料，具有沿[001]方向生长的锰钡矿结构。2.根据权利要求1所述的KRu4O8纳米棒材料，其特征在于，所述KRu4O8纳米棒材料的长度为150～300nm，直径为30～60nm。3.权利要求1所述的KRu4O8纳米棒材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氯化钌水溶液和氢氧化钾水溶液混合，反应，得到沉淀物；将所述沉淀物高温煅烧，得到KRu4O8纳米棒材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氯化钌水溶液的浓度≤0.5mol/L，所述氢氧化钾水溶液的浓度≥5mol/L。5.根据权利要求3所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王银银，曹聪，鲍骏，刘彬，曾杰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：