一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法，包括以下步骤，用丙烯腈和六水合氯化钴，乙酸乙酯作为溶剂，回流，反应结束后，冷却、沉淀、过滤、洗涤、烘干，将固体与胶体SiO2在混合溶剂中充分搅拌，减压蒸干，将得到的固体在氮气氛下，在管式炉中进行退火处理，得到黑色固体，再用HF水溶液处理，除去SiO2，得到目标催化剂。本发明专利技术制备的催化剂对水和空气稳定且制备简单，应用于硝基还原反应中，产物易于纯化，催化剂容易分离，并且可以多次循环使用，仍能保持良好的催化活性，而且非贵金属的使用降低了生产成本；将该催化剂用于硝基化合物的还原反应中，底物的转化率和化学选择性均大于百分之九十五以上，实现了胺类化合物的高效合成。成。成。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂材料制备方法
，具体涉及一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]芳香胺类化合物是化工行业的重要原料，年产量超过4000000吨，它们广泛用于合成染料、农用化学品、药物、聚合物以及其它各种精细化学品。早期，利用非催化方法，使用化学计量的还原剂还原硝基化合物，这种方法有明显的弊端，例如产生大量的废料和使用高成本的还原剂，所以，越来越多的人将注意力转移到通过催化反应将硝基化合物还原成胺中。
[0003]硝基化合物的还原反应中，氢供体主要包括氢硅烷、NaBH4、肼衍生物、甲酸和H2，通常，硝基化合物的还原主要是用贵金属作为催化剂，但是，大多数贵金属催化剂不能同时满足活性和选择性的双重要求，一方面，具有高选择性的催化剂由于其固有活性低而需要高的反应温度或高的H2压力，另一方面，催化剂的固有活性高，但化学选择性差。近年来，观察到一些新型的贵金属催化剂，例如具有特定结构的Au和Pt催化剂，以氢气作为氢源，对硝基芳烃进行化学选择性加氢，具有较高的反应活性。虽然在贵金属催化剂方面取得了显著的成就，但是对于廉价有活性的非贵金属催化剂的设计并用于硝基还原反应中还具有很大的空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、准备干净的圆底烧瓶，向其中加入4.0g丙烯腈，0.1g AIBN以及0.5g六水合氯化钴，乙酸乙酯作为溶剂，回流；
[0007]S2、回流结束后，冷却至室温，过滤得到滤饼，洗涤滤饼，烘干，得到蓝色固体；
[0008]S3、将S2中得到的蓝色固体称取1.0g，室温下，与2.5g胶体SiO2在CH3CH2OH:DMF＝3:1的混合溶剂中充分搅拌，搅拌4小时后，将体系内的溶剂减压蒸干，得到2.0g墨绿色的固体；
[0009]S4、将S3中得到的墨绿色固体称取2.0g，氮气氛下，在管式炉中进行退火处理，得到黑色固体；
[0010]S5、将S4中得到的黑色固体称取1.0g，用HF水溶液处理，除去SiO2，得到目标催化剂。
[0011]进一步的，在S1中，回流是在80℃下反应5小时。
[0012]进一步的，在S2中，洗涤滤饼是将过滤得到的固体分别用水和甲醇洗涤三次。
[0013]进一步的，在S4中，在管式炉中进行退火处理是以3℃/min的升温程序，升温至600
‑
900℃，恒温2小时。
[0014]进一步的，在S5中，对黑色固体用HF水溶液处理是在室温下，用10wt％的HF水溶液酸洗12h。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0016]本专利技术通过丙烯腈聚合反应，引入非贵金属钴离子，利用模板法建构孔隙结构，热解，再酸洗得到了氮掺杂碳负载钴催化剂，应用于硝基还原反应中，产物易于纯化，催化剂容易分离，并且可以多次循环使用，仍能保持良好的催化活性，而且非贵金属的使用降低了生产成本；该催化剂应用于硝基化合物的还原反应中，底物的转化率和化学选择性均大于百分之九十五以上，实现了胺类化合物的高效合成。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例中Co/NC
‑
700、Co/NC
‑
800和Co/NC
‑
900的拉曼图；
[0018]图2是本专利技术实施例中Co/NC
‑
700、Co/NC
‑
800和Co/NC
‑
900的XRD图；
[0019]图3本专利技术实施例中是Co/NC
‑
SiO2的热重图；
[0020]图4中的a、b和c分别是本专利技术实施例中Co/NC
‑
700、Co/NC
‑
800和Co/NC
‑
900的扫描电镜图；
[0021]图5中的a、b和c分别是本专利技术实施例中Co/NC
‑
700、Co/NC
‑
800和Co/NC
‑
900的透射电镜图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]如图1
‑
5所示，实施例1，本专利技术提供一种技术方案：一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024]S1、准备干净的100ml圆底烧瓶，向其中加入丙烯腈4.0g，75mmol，AIBN，0.1g，0.49mmol以及六水合氯化钴0.5g，2.1mmol，乙酸乙酯作为溶剂，在80℃下反应5小时；
[0025]S2、回流结束后冷却至室温，沉淀过滤，得到滤饼，所得滤饼分别用水和甲醇洗涤三次，烘干，得到蓝色固体；
[0026]S3、将S2中得到的蓝色固体称取1.0g，室温下，与2.5g胶体SiO2在CH3CH2OH:DMF＝3:1的混合溶剂中充分搅拌，搅拌4小时后，将体系内的溶剂减压蒸干，得到2.0g墨绿色的固体；
[0027]S4、将S3中得到的墨绿色固体称取2.0g，氮气氛下，在管式炉中进行退火处理，以3℃/min的升温程序，升温至700℃，恒温2小时，得到1.525g黑色固体；
[0028]S5、将S4中得到的黑色固体称取1.0g，在室温下，用10wt％的HF水溶液酸洗12h，除去SiO2，得到目标Co/NC
‑
700催化剂0.38g，I
D
/I
G
＝1.06。
[0029]实施例2，本专利技术提供一种技术方案：一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法，包
括以下步骤：
[0030]S1、准备干净的100ml圆底烧瓶，向其中加入丙烯腈4.0g，75mmol，AIBN，0.1g，0.49mmol以及六水合氯化钴0.5g，2.1mmol，乙酸乙酯作为溶剂，在80℃下反应5小时；
[0031]S2、回流结束后冷却至室温，沉淀过滤得到滤饼，所得滤饼分别用水和甲醇洗涤三次，烘干，得到蓝色固体；
[0032]S3、将S2中得到的蓝色固体称取1.0g，室温下，与2.5g胶体SiO2在CH3CH2OH:DMF＝3:1的混合溶剂中充分搅拌，搅拌4小时后，将体系内的溶剂减压蒸干，得到2.0g墨绿色的固体；
[0033]S4、将S3中得到的墨绿色固体称取2.0g，氮气氛下，在管式炉中进行退火处理，以3℃/min的升温程序，升温至800℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳负载钴催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、准备干净的圆底烧瓶，向其中加入4.0g丙烯腈，0.1g AIBN以及0.5g六水合氯化钴，乙酸乙酯作为溶剂，回流；S2、回流结束后，冷却至室温，过滤得到滤饼，洗涤滤饼，烘干，得到蓝色固体；S3、将S2中得到的蓝色固体称取1.0g，室温下，与2.5g胶体SiO2在CH3CH2OH:DMF＝3:1的混合溶剂中充分搅拌，搅拌4小时后，将体系内的溶剂减压蒸干，得到2.0g墨绿色的固体；S4、将S3中得到的墨绿色固体称取2.0g，氮气氛下，在管式炉中进行退火处理，得到黑色固体；S5、将S4中得到的黑色固体称取1.0g，用HF水溶液处理，除去SiO2，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊科，宗盈晓，刘晓春，杨发祥，张嘉林，张贤，张珊，吴春华，
申请(专利权)人：河西学院，
类型：发明
国别省市：