一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法和产品及其应用技术

本发明专利技术公开了一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法和产品及其应用，包括，制备载体MOF(Zr)；将MOF(Zr)分散于乙醇和去离子水混合液中，超声处理后，将混合液置于冰水浴中，在搅拌的过程中加入HAuCl4溶液；充分搅拌后，加入还原剂，搅拌3～5h，待反应结束后，将沉淀物用去离子水洗涤三次，干燥后，即得负载Au纳米颗粒的MOF(Zr)催化剂。本发明专利技术可实现Au纳米颗粒的高效利用，金属有机骨架的特殊结构(多孔道结构、比表面积大、均匀分布的活性位点等)有利于Au纳米颗粒的附着，本发明专利技术优选NaBH4制备的催化剂Au其活性也相对较高，使用NaBH4制备的催化剂催化活性最佳。化剂催化活性最佳。化剂催化活性最佳。

【技术实现步骤摘要】
一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法和产品及其应用


[0001]本专利技术属于氨催化领域，具体涉及到一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法和产品及其应用。

技术介绍

[0002]氨(NH3)是世界上产量最多的化工品之一，是最重要的化肥及化工原料之一。目前，大规模合成氨技术采用传统工艺合成。传统合成氨工艺使用高温高压Haber
‑
Bosch法，该工艺以氮气和氢气为原料在较苛刻的环境在合成，会消耗大量化石能源以及排放大量的温室气体，对环境造成污染。
[0003]因此，寻找一种温和、节能、环保的合成氨方法尤其重要。
[0004]目前，电化学合成氨技术具有很强的发展潜力，该技术以水代替氢气作为质子源，氮气提供氮原子，在常温常压下通过电催化氮还原反应合成氨，反应条件温和，原料易得，实现了降低能源消耗以及合成过程中无污染排放的可持续发展的绿色合成氨。
[0005]但是，现阶段电化学合成氨中存在氨生成速率较低、产量较低的问题，使该工艺难以实现工业化生产。

技术实现思路

[0006]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0007]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0008]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法，包括，
[0010]制备载体MOF(Zr)；
[0011]将MOF(Zr)分散于乙醇和去离子水混合液中，超声处理后，将混合液置于冰水浴中，在搅拌的过程中加入HAuCl4溶液；
[0012]充分搅拌后，加入还原剂，搅拌3～5h，待反应结束后，将沉淀物用去离子水洗涤三次，干燥后，即得负载Au纳米颗粒的MOF(Zr)催化剂；
[0013]其中，还原剂包括硼氢化钠、水合肼、柠檬酸钠、抗坏血酸、聚乙烯吡咯烷酮和过氧化氢。
[0014]作为本专利技术所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述还原剂包括硼氢化钠。
[0015]作为本专利技术所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述MOF(Zr)的制备方法包括，
[0016]将ZrCl4分散在N,N
‑
二甲基甲酰胺和乙酸混合液中，随后往混合液中加入对苯二甲酸搅拌均匀；
[0017]将混合液转移至水热反应釜中120～140℃反应20～24小时，反应后出现的白色沉淀物经过离心、洗涤、烘干后即可得到载体MOF(Zr)。
[0018]作为本专利技术所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述N,N
‑
二甲基甲酰胺与乙酸的体积比为20：1，ZrCl4与N,N
‑
二甲基甲酰胺的质量体积比以g：mL计为2.53：300，对苯二甲酸与乙酸的质量体积比以g：mL计为2.52：15。
[0019]作为本专利技术所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述将MOF(Zr)分散于乙醇和去离子水混合液中，其中，混合液中乙醇和去离子水的体积比为1：1，MOF(Zr)与混合液的质量体积比为g：mL计为0.2：40。
[0020]作为本专利技术所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述超声处理，超声时间为30min，超声功率为100W。
[0021]作为本专利技术所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述HAuCl4溶液的浓度为30mM，溶剂为去离子水，HAuCl4溶液与MOF(Zr)的体积质量比mL：g计为5：0.2。
[0022]作为本专利技术所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述还原剂与HAuCl4的摩尔比为5：3。
[0023]本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法制得的产品。
[0024]本专利技术的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法制得的产品在电化学合成氨中的应用。
[0025]本专利技术有益效果：
[0026](1)本专利技术提供一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法和产品及其应用，Au负载MOF(Zr)制备的催化剂提升电催化合成氨性能，将Au纳米颗粒和MOF(Zr)这两种具有催化活性的物质结合产生协同效应，促进了电催化合成氨性能，使MOF(Zr)的氨生成速率从7.43ug mg
‑
1 h
‑1提升至26.17ug mg
‑
1 h
‑1，由此证明一定量的金纳米颗粒的加入可以优化MOF(Zr)的催化活性。
[0027](2)本专利技术可实现Au纳米颗粒的高效利用，金属有机骨架的特殊结构(多孔道结构、比表面积大、均匀分布的活性位点等)有利于Au纳米颗粒的附着，本专利技术优选NaBH4制备的催化剂Au其活性相对较高，使用NaBH4制备的催化剂催化活性最佳。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0029]图1为本专利技术实施例中MOF(Zr)/Au(5)
‑
NaBH4TEM图。
[0030]图2为本专利技术实施例中MOF(Zr)/Au(5)
‑
N2H4/TEM图。
[0031]图3为本专利技术实施例中MOF(Zr)载体TEM图。
[0032]图4为本专利技术实施例中MOF(Zr)/Au(x)
‑
NaBH4氨生成速率图。
[0033]图5为本专利技术实施例中MOF(Zr)/Au(x)
‑
N2H4氨生成速率图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0035]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法，其特征在于：包括，制备载体MOF(Zr)；将MOF(Zr)分散于乙醇和去离子水混合液中，超声处理后，将混合液置于冰水浴中，在搅拌的过程中加入HAuCl4溶液；充分搅拌后，加入还原剂，搅拌3～5h，待反应结束后，将沉淀物用去离子水洗涤三次，干燥后，即得负载Au纳米颗粒的MOF(Zr)催化剂；其中，还原剂包括硼氢化钠、水合肼、柠檬酸钠、抗坏血酸、聚乙烯吡咯烷酮和过氧化氢。2.如权利要求1所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法，其特征在于：所述还原剂包括硼氢化钠。3.如权利要求1或2所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法，其特征在于：所述MOF(Zr)的制备方法包括，将ZrCl4分散在N,N
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二甲基甲酰胺和乙酸混合液中，随后往混合液中加入对苯二甲酸搅拌均匀；将混合液转移至水热反应釜中120～140℃反应20～24小时，反应后出现的白色沉淀物经过离心、洗涤、烘干后即可得到载体MOF(Zr)。4.如权利要求3所述Au负载MOF(Zr)催化剂的制备方法，其特征在于：所述N,N
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二甲基甲酰胺与乙酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：银凤翔，何小波，廖远秀，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：