本发明专利技术公开了一种碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂及其制备方法与应用。该方法包括如下步骤：(1)将镍盐、钴盐、铜盐、锌盐和铁盐共5种金属盐加入到水中，搅拌均匀，得到混合金属盐溶液；将柠檬酸加入到水中，搅拌均匀，得到柠檬酸溶液；再将混合金属盐溶液加入到柠檬酸溶液中，继续搅拌混合均匀，烘干，得到催化剂前驱体；(2)将催化剂前驱体在保护性气体氛围下升温至600～900℃进行煅烧，然后在还原性气体氛围下继续煅烧，再取出冷却至室温，得到碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂。本发明专利技术制备的催化剂可用于催化糠醛加氢制备高值化合物，如糠醇和四氢呋喃醇等。醇和四氢呋喃醇等。醇和四氢呋喃醇等。
【技术实现步骤摘要】
一种碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于催化剂及生物质转化利用领域，特别涉及一种碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]糠醇主要用于生产粘合剂、润滑剂和耐腐蚀涂料，它是制造许多精细化学品和基本工业化合物的关键中间体。糠醇的生产使用了总糠醛的65％。同时，由于糠醛主要来源于C5糖的直接脱水反应，从木质纤维素丰富的生物质中产生糠醛，进而将糠醛转化为糠醇，是一条经济、绿色的工业化生产路线。其中，合成高效、高选择性催化活性的糠醛加氢制糠醇催化剂是关键步骤。
[0003]高熵合金作为一种新型金属材料表现出了巨大的催化潜力。高熵合金因其由五种或五种以上元素组成的多金属位点、耐热性和耐腐蚀性而受到广泛关注。目前，高熵合金的合成方法主要有电弧熔炼法、热碳冲击法、气溶胶喷雾热解法、熔体纺丝技术、球磨技术和溶剂热法等。这些方法需要严格的合成条件，限制了高熵合金的进一步推广。因此，开发高熵合金的新合成方法也十分重要。稀合金作为具有原子位点吸附反应物的催化剂被广泛研究，可以有效调节高熵合金的表面原子排列和d带中心，以最大限度地提高催化活性和产物选择性。
技术实现思路
[0004]本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供所述方法制备得到的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供所述碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0008]一种碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将镍盐、钴盐、铜盐、锌盐和铁盐共5种金属盐加入到水中，搅拌均匀，得到混合金属盐溶液(金属前驱体)；将柠檬酸加入到水中，搅拌均匀，得到柠檬酸溶液(配体溶液)；再将混合金属盐溶液加入到柠檬酸溶液中，继续搅拌混合均匀，烘干，得到催化剂前驱体；
[0010](2)将催化剂前驱体在保护性气体氛围下升温至600～900℃进行煅烧，然后在还原性气体氛围下继续煅烧，再取出冷却至室温，得到碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂。
[0011]步骤(1)中所述的镍盐为可溶性镍盐；优选为乙酸镍。
[0012]步骤(1)中所述的钴盐为可溶性钴盐；优选为乙酸钴。
[0013]步骤(1)中所述的铜盐为可溶性铜盐；优选为乙酸铜。
[0014]步骤(1)中所述的锌盐为可溶性锌盐；优选为乙酸锌。
[0015]步骤(1)中所述的铁盐为可溶性铁盐；优选为硝酸铁。
[0016]步骤(1)中所述的镍盐、钴盐、铜盐、锌盐和铁盐的摩尔比为1～1.2：1～1.2：1～1.2：1～1.2：1～1.2；优选为1：1：1：1：1(即按等摩尔量加入五种金属盐)。
[0017]步骤(1)中所述的水优选为蒸馏水。
[0018]步骤(1)中所述的混合金属盐溶液中水的用量为按每0.005mol镍盐配比30～40ml水计算；优选为按每0.005mol镍盐配比40ml水计算。
[0019]步骤(1)中所述的5种金属盐的总摩尔量与柠檬酸的摩尔比为1：2(按金属总摩尔量的两倍加入柠檬酸)。
[0020]步骤(1)中所述的柠檬酸溶液中水的用量为按每0.05mol柠檬酸配比400～20ml～30ml水计算；优选为每0.05mol柠檬酸配比20ml水计算。
[0021]步骤(1)中所述的搅拌均匀的条件为：200～400r/min搅拌5～10min；优选为：300r/min搅拌5min。
[0022]步骤(1)中所述的继续搅拌的条件为：200～400r/min搅拌20min～1h；优选为：300r/min搅拌0.5h。
[0023]步骤(1)中所述的烘干的温度为100℃～110℃；优选为105℃。
[0024]步骤(1)中所述的烘干的时间为3～5天；优选为3天。
[0025]步骤(2)中所述的保护性气体优选为氮气。
[0026]步骤(2)中所述的升温的速率为5～10℃/min；优选为5℃/min。
[0027]步骤(2)中所述的煅烧的温度优选为800℃。
[0028]步骤(2)中所述的煅烧的时间为0～2h(不包括0)；优选为1h。
[0029]步骤(2)中所述的还原性气体为H2、或H2和N2的混合气体；优选为H2和N2按体积比1:9混合得到的还原性气体。
[0030]步骤(2)中所述的继续煅烧的时间为0～4h(不包括0)；优选为2h。
[0031]步骤(2)中所述的冷却为在还原性气体氛围下进行冷却。
[0032]所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法，在步骤(2)之后还包括进一步研磨的步骤，具体为：将步骤(2)中获得的催化剂研磨60目过筛，获得研磨后的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂。
[0033]一种碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂，通过上述任一项所述的方法制备得到。
[0034]所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂在催化糠醛加氢制备高值化合物中的应用。
[0035]所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂在催化糠醛加氢制备高值化合物中应用，为将碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂和糠醛加入到异丙醇中，在60℃～180℃、氢气压力为0MPa～4MPa(不包括0)下进行催化反应，得到高值化合物。
[0036]所述的高值化合物包括糠醇和四氢呋喃醇中的至少一种；优选为糠醇。
[0037]所述的催化反应的温度优选为90℃～120℃；进一步优选为90℃。
[0038]所述的氢气压力优选为1Mpa～3Mpa；进一步优选为2Mpa～3Mpa；再进一步优选为3Mpa。
[0039]所述的催化反应的转速优选为800r/min。
[0040]所述的催化反应的质量空速为0.1h
‑1～1h
‑1；优选为0.6h
‑1。
[0041]所述的催化反应的时间为0～24h(不包括0)；优选为9h。
[0042]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0043]本专利技术中的含多个金属位点的碳基超稀高熵合金催化剂是将五种廉价过渡金属通过溶胶
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凝胶法制备前驱体，在普通气氛炉的煅烧形成一种具有原子分散Zn活性位的多金属位点超稀高熵合金催化剂，这种催化剂为用于生物质衍生物糠醛的加氢提供了较高的活性与抗烧结能力，其对目标产物糠醇具有较好的选择性。
附图说明
[0044]图1是超稀高熵合金催化剂制备的流程图。
[0045]图2是超稀高熵合金合成示意图。
[0046]图3是NiCoCuZnFe/C
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800催化剂结构表征图；其中，(a)、(b)和(c)分别为2μm、500nm、100nm尺寸SEM图谱；(d)、(e本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将镍盐、钴盐、铜盐、锌盐和铁盐共5种金属盐加入到水中，搅拌均匀，得到混合金属盐溶液；将柠檬酸加入到水中，搅拌均匀，得到柠檬酸溶液；再将混合金属盐溶液加入到柠檬酸溶液中，继续搅拌混合均匀，烘干，得到催化剂前驱体；(2)将催化剂前驱体在保护性气体氛围下升温至600～900℃进行煅烧，然后在还原性气体氛围下继续煅烧，再取出冷却至室温，得到碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂。2.根据权利要求1所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的镍盐、钴盐、铜盐、锌盐和铁盐的摩尔比为1～1.2：1～1.2：1～1.2：1～1.2：1～1.2；步骤(1)中所述的5种金属盐的总摩尔量与柠檬酸的摩尔比为1：2。3.根据权利要求2所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的镍盐、钴盐、铜盐、锌盐和铁盐的摩尔比为1：1：1：1：1。4.根据权利要求1所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的镍盐为可溶性镍盐；步骤(1)中所述的钴盐为可溶性钴盐；步骤(1)中所述的铜盐为可溶性铜盐；步骤(1)中所述的锌盐为可溶性锌盐；步骤(1)中所述的铁盐为可溶性铁盐。5.根据权利要求4所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的镍盐为乙酸镍；步骤(1)中所述的钴盐为乙酸钴；步骤(1)中所述的铜盐为乙酸铜；步骤(1)中所述的锌盐为乙酸锌；步骤(1)中所述的铁盐为硝酸铁。6.根据权利要求1所述的碳基多金属位点超稀高熵合金催化剂的...
【专利技术属性】
技术研发人员：许细薇，梁凯丽，涂任，孙焱，李俊，范旭东，吴宇健，蒋恩臣，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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