一种金属基泡沫负载型材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种金属基泡沫负载型材料及其制备方法和应用，涉及催化技术领域。本发明专利技术以金属基泡沫为载体，以Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种为活性组分，载体与活性组分之间的相互作用较强，活性组分不易流失，具有更好的稳定性；采用金属基泡沫材料作为载体进一步提高了金属基泡沫负载型材料的比表面积，强化了反应的传质扩散效果，将本发明专利技术的金属基泡沫型负载材料作为催化剂用于催化CO2反应制备DMF，不但DMF的产率高，而且催化剂性能稳定，适合实际生产。合实际生产。

【技术实现步骤摘要】
一种金属基泡沫负载型材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化
，尤其涉及一种金属基泡沫负载型材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前全球每年排放的二氧化碳大约是400亿吨，其中14％来自土地利用，86％来自化石能源利用。发展CO2化学转化技术既可以降低大气中CO2含量也可以带来可观的经济效益。
[0003]N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)是一种应用广泛的有机溶剂，常用于塑料、制药和油漆行业。工业上DMF的合成方法主要是通过甲醇钠催化二甲胺和一氧化碳直接反应生成DMF。此方法在实际生产中，甲醇钠催化剂对反应原料纯度要求极高，少量的水也会造成催化剂失活，并且反应过程中产生副产品一甲基甲酰胺(MMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、甲酸以及盐类物质氢氧化钠、甲酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠等；而采用绿色的CO2和二甲胺、氢气通过N
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甲酰化反应制备DMF不仅具有很重要的经济价值更具有现实的环境意义，是实现碳中和的有效途径之一。
[0004]1981年专利US4269998报道用Raney Ni、Raney Cu、Raney Co和负载的贵金属做催化剂催化CO2、H2和二甲胺合成DMF，但产率最高37.2％；Liu等人(Synthesis of dimethylformamide from CO2,H2and dimethylamine over Cu/ZnO,Chemical Communication,2010,46,5770
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5772)以铜负载的氧化锌为催化剂催化二甲胺与CO2、H2反应制备DMF取得了97％的收率，但由于催化剂的稳定性等相关技术问题，该法尚在试验研究阶段。1970年Haynes等(Formamides from carbon dioxide,amines and hydrogen in the presence of metal complexes,Tetrahedron Lett.,11,365
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368)使用均相催化剂Pd(CO3)[P(C6H5)3]2催化CO2、H2和二甲胺合成DMF，包括近几年的一些报道使用的都是价格昂贵的均相催化剂，难以应用到实际生产中去。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种金属基泡沫负载型材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的金属基泡沫负载型材料作为催化剂用于催化CO2反应制备DMF，不但DMF的产率高，而且催化剂性能稳定，适合实际生产。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种金属基泡沫负载型材料，包括金属基泡沫载体和负载于所述金属基泡沫载体上的金属氧化物；所述金属氧化物中的金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种。
[0008]优选的，所述金属基泡沫载体包括泡沫铝、泡沫铜或泡沫镍。
[0009]优选的，所述金属氧化物中金属元素的质量为金属基泡沫负载型材料质量的0.1～10％。
[0010]本专利技术提供了上述方案所述金属基泡沫负载型材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将金属氧化物前驱体和燃烧剂溶解到水中，得到浸渍液；所述燃烧剂为尿素、柠檬酸、甘氨酸或乙二醇；
[0012]将金属基泡沫载体浸渍到所述浸渍液中，然后将所得浸渍体系进行焙烧，得到金属基泡沫负载型材料；
[0013]所述金属氧化物前驱体为金属元素的可溶性盐；所述金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种。
[0014]优选的，所述金属氧化物前驱体与燃烧剂的摩尔比为1:0.8～3。
[0015]优选的，所述浸渍液中金属氧化物前驱体和燃烧剂的总质量浓度不低于1.5％。
[0016]优选的，所述焙烧在空气氛围下进行；所述焙烧的温度为500～800℃，保温时间为5～10min。
[0017]优选的，所述浸渍的时间为2～6小时。
[0018]本专利技术提供了上述方案所述金属基泡沫负载型材料或上述方案所述制备方法制备得到的金属基泡沫负载型材料作为催化剂在催化CO2、H2和二甲胺反应制备N,N
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二甲基甲酰胺中的应用。
[0019]优选的，所述二甲胺和CO2的摩尔比为1:1～10；所述反应的压力为4～10MPa，其中，所述CO2和H2的摩尔比为1:1～1.5；所述反应的温度为140～200℃。
[0020]本专利技术提供了一种金属基泡沫负载型材料，包括金属基泡沫载体和负载于所述金属基泡沫载体上的金属氧化物；所述金属氧化物中的金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种。本专利技术以金属基泡沫为载体，以Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种为活性组分，载体与活性组分之间的相互作用较强，活性组分不易流失，具有更好的稳定性；采用金属基泡沫材料作为载体进一步提高了金属基泡沫负载型材料的比表面积，强化了反应的传质扩散效果，将本专利技术的金属基泡沫型负载材料作为催化剂用于催化CO2反应制备DMF，不但DMF的产率高，而且催化剂性能稳定，适合实际生产。
[0021]本专利技术提供了上述方案所述金属基泡沫负载型材料的制备方法，包括以下步骤：将金属氧化物前驱体和燃烧剂溶解到水中，得到浸渍液；所述燃烧剂为尿素、柠檬酸、甘氨酸或乙二醇；将金属基泡沫载体浸渍到浸渍液中，然后将所得浸渍体系进行焙烧，得到金属基泡沫负载型材料；所述金属氧化物前驱体为金属元素的可溶性盐；所述金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种。
[0022]本专利技术采用燃烧法制备金属基泡沫负载型材料，燃烧反应温和，得到的材料粒径均匀，另一方面，燃烧剂与金属元素能形成较稳定的配合物以避免某些金属离子先生成沉淀，保证颗粒尺寸小，并且在燃烧过程中释放氮气或二氧化碳等气体，进一步避免了金属的聚集长大，并产生孔道增加比表面积。采用本专利技术的方法制备的金属基泡沫负载型材料孔道丰富、颗粒尺寸小、粒径均匀、比表面积大，有利于提高金属基泡沫负载型材料的催化性能，且采用本专利技术的方法金属氧化物与载体相互作用较强，活性组分不易流失，具有更好的稳定性。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种金属基泡沫负载型材料，包括金属基泡沫载体和负载于所述金
属基泡沫载体上的金属氧化物；所述金属氧化物中的金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种。
[0024]本专利技术提供的金属基泡沫负载型材料包括金属基泡沫载体。在本专利技术中，所述金属基泡沫载体优选包括泡沫铝、泡沫铜或泡沫镍。在本专利技术中，所述泡沫镍的比重优选为0.2～0.5g/cm3，孔隙率优选为80～95％。本专利技术采用金属基泡沫材料作为载体提高了金属基泡沫负载型材料的比表面积，强化了反应的传质扩散效果。
[0025]本专利技术提供的金属基泡沫负载型材料包括负载于所述金属基泡沫载体上的金属氧化物，所述金属氧化物中的金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种，优选为Pd、Ru、Cu和Ni中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属基泡沫负载型材料，其特征在于，包括金属基泡沫载体和负载于所述金属基泡沫载体上的金属氧化物；所述金属氧化物中的金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的金属基泡沫负载型材料，其特征在于，所述金属基泡沫载体包括泡沫铝、泡沫铜或泡沫镍。3.根据权利要求1所述的金属基泡沫负载型材料，其特征在于，所述金属氧化物中金属元素的质量为金属基泡沫负载型材料质量的0.1～10％。4.权利要求1～3任一项所述金属基泡沫负载型材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属氧化物前驱体和燃烧剂溶解到水中，得到浸渍液；所述燃烧剂为尿素、柠檬酸、甘氨酸或乙二醇；将金属基泡沫载体浸渍到所述浸渍液中，然后将所得浸渍体系进行焙烧，得到金属基泡沫负载型材料；所述金属氧化物前驱体为金属元素的可溶性盐；所述金属元素为Pd、Ru、Cu、Co和Ni中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔新江，袁航空，石峰，王斌，黄永吉，陈旭亮，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：