一种高催化活性复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及催化材料技术领域，公开了一种高催化活性复合材料，包括以下组分：非贵金属催化剂，选择自钴酸盐制备而成；载体材料，选择自活性炭或氧化铝制备而成；添加剂，用于增强催化剂的稳定性和催化活性；所述高催化活性复合材料采用原位合成方法，在制备过程中实现添加剂或载体材料的原位合成。本发明专利技术通过引入能够与催化剂协同作用的添加剂或载体材料，并通过原位合成使其与催化剂形成更强的催化活性和稳定性；同时以非贵金属催化剂替代传统的贵金属催化剂，降低催化材料成本，提高催化活性和稳定性；通过在制备过程中实现添加剂或载体材料的原位合成，使其与催化剂协同作用，形成更强的催化活性和稳定性，提高催化材料的整体性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高催化活性复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及催化材料
，具体为一种高催化活性复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高催化活性复合材料的应用非常广泛，涉及诸多领域，包括化学工业、能源转换、环境保护等。例如，在化学工业中，高催化活性复合材料可用于催化剂的制备、有机合成和氧化反应等。在能源转换领域，这种材料可以应用于燃料电池、光电催化和电解水制氢等。在环境保护方面，高催化活性复合材料可用于废水处理、空气净化和有害气体转化等。
[0003]现有技术中通常选择金属催化剂进行高催化活性复合材料的制备，然而常见的贵金属催化剂如铂、钯和钌等价格昂贵，这增加了催化剂的制备成本，在一些大规模应用中，高成本可能会限制催化剂的广泛应用；同时贵金属催化剂和制备过程可能涉及有毒和环境有害物质，对环境和人类健康构成潜在风险。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高催化活性复合材料及其制备方法，解决了传统的高催化活性复合材料选择金属催化剂进行制备，存在制备成本较高且对环境和人类健康构成潜在风险的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高催化活性复合材料，包括以下组分：
[0006]非贵金属催化剂，选择自钴酸盐制备而成；
[0007]载体材料，选择自活性炭或氧化铝制备而成；
[0008]添加剂，用于增强催化剂的稳定性和催化活性；
[0009]所述高催化活性复合材料采用原位合成方法，在制备过程中实现添加剂或载体材料的原位合成。
[0010]优选的，所述添加剂为金属氧化物、金属硫化物或纳米材料。
[0011]优选的，所述载体材料具有多级孔结构，包括微孔和介孔。
[0012]优选的，所述载体材料的比表面积＞100m2/g。
[0013]优选的，所述非贵金属催化剂的质量百分比在载体材料中的含量为1～10％。
[0014]优选的，所述添加剂的质量百分比在复合材料中的含量范围为0.1～5％。
[0015]本专利技术提供一种用于制备上述高催化活性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]S1、预处理载体材料，使用高温处理将活性炭或氧化铝进行干净化和活性增强；
[0017]S2、在加热反应釜中加入非贵金属催化剂和预处理后的载体材料；
[0018]S3、添加水作为反应介质，并在设定的温度下进行搅拌反应；
[0019]S4、在原位合成过程中使用超声处理器进行催化剂的分散处理；
[0020]S5、在原位合成体系中添加金属氧化物、金属硫化物或纳米材料作为添加剂；
[0021]S6、将反应体系转移到密封容器中，在特定温度下进行多级孔结构的形成；
[0022]S7、对形成的复合材料进行脱模处理，去除孔径调控剂和其他添加剂。
[0023]优选的，所述S3步骤中，设定的温度为160～200℃，反应时间为10～15h。
[0024]优选的，所述S4步骤中，超声处理时间为30
‑
50min。
[0025]优选的，所述S6步骤中，设定的特定温度为80
‑
120℃，反应时间为10
‑
12h。
[0026]本专利技术提供了一种高催化活性复合材料及其制备方法。具备以下有益效果：
[0027]本专利技术通过引入能够与催化剂协同作用的添加剂或载体材料，并通过原位合成使其与催化剂形成更强的催化活性和稳定性；同时以非贵金属催化剂替代传统的贵金属催化剂，降低催化材料成本，提高催化活性和稳定性；通过在制备过程中实现添加剂或载体材料的原位合成，使其与催化剂协同作用，形成更强的催化活性和稳定性，提高催化材料的整体性能。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例，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。
[0029]本专利技术实施例提供一种高催化活性复合材料，包括以下组分：
[0030]非贵金属催化剂，选择自钴酸盐制备而成；
[0031]载体材料，选择自活性炭或氧化铝制备而成；
[0032]添加剂，用于增强催化剂的稳定性和催化活性；
[0033]所述高催化活性复合材料采用原位合成方法，在制备过程中实现添加剂或载体材料的原位合成。
[0034]本实施例中，钴酸盐是一种含有钴离子的化合物，具有良好的催化活性和电化学性能；活性炭是一种高度多孔的碳材料，具有大量的表面积和良好的吸附性能。它可以作为载体材料提供良好的催化剂分散和负载能力，氧化铝也常用作载体材料，具有较高的热稳定性和化学稳定性，适用于各种催化反应；
[0035]具体的，通过引入能够与催化剂协同作用的添加剂或载体材料，并通过原位合成使其与催化剂形成更强的催化活性和稳定性；同时以非贵金属催化剂替代传统的贵金属催化剂，降低催化材料成本，提高催化活性和稳定性；通过在制备过程中实现添加剂或载体材料的原位合成，使其与催化剂协同作用，形成更强的催化活性和稳定性，提高催化材料的整体性能。
[0036]一个实施例中，所述添加剂为金属氧化物、金属硫化物或纳米材料。
[0037]本实施例中，金属氧化物是一类具有丰富催化活性的材料。常见的金属氧化物包括二氧化钛、二氧化锆、氧化铁等。它们具有高度的表面活性和化学稳定性，可以提供更多的催化位点和反应活性。金属氧化物通常用作载体材料和促进剂，可以增加催化剂的稳定性和活性。
[0038]金属硫化物也是一类用于催化应用的重要材料。常见的金属硫化物包括硫化钴、硫化铁、硫化镍等。它们具有优异的电化学活性和催化性能，在一些催化反应中显示出与贵金属相媲美的催化活性。金属硫化物可以作为催化剂的活性成分，提供高催化活性和选择
性。
[0039]纳米材料是一种具有纳米尺度特征的材料，在催化领域中引起了广泛关注。纳米材料具有大比表面积、独特的物理化学性质和表面活性，能够有效地提高催化剂的反应活性和选择性。常见的纳米材料包括金纳米颗粒、银纳米颗粒、二维纳米材料(如二维过渡金属硫化物等)等。纳米材料可以用作催化剂的活性相或增稳剂，优化催化剂的性能。
[0040]一个实施例中，所述载体材料具有多级孔结构，包括微孔和介孔。
[0041]本实施例中，微孔结构有助于催化剂的分散，并提供更多的催化反应位点，从而提高反应的速率和效率。微孔还具有较高的吸附性能，可以吸附和浓缩反应物，有利于反应的进行。
[0042]介孔的存在可以提供更大的孔道空间和负载容量，有利于催化剂的扩散和反应物分子的传递。介孔结构可以改善催化剂的负载均匀性，减少催化剂之间的相互作用，避免副反应的发生，并提高催化剂的稳定性和循环使用性能。
[0043]微孔提供了活性表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高催化活性复合材料，其特征在于，包括以下组分：非贵金属催化剂，选择自钴酸盐制备而成；载体材料，选择自活性炭或氧化铝制备而成；添加剂，用于增强催化剂的稳定性和催化活性；所述高催化活性复合材料采用原位合成方法，在制备过程中实现添加剂或载体材料的原位合成。2.根据权利要求1所述的一种高催化活性复合材料，其特征在于，所述添加剂为金属氧化物、金属硫化物或纳米材料。3.根据权利要求1所述的一种高催化活性复合材料，其特征在于，所述载体材料具有多级孔结构，包括微孔和介孔。4.根据权利要求1所述的一种高催化活性复合材料，其特征在于，所述载体材料的比表面积＞100m2/g。5.根据权利要求1所述的一种高催化活性复合材料，其特征在于，所述非贵金属催化剂的质量百分比在载体材料中的含量为1～10％。6.根据权利要求1所述的一种高催化活性复合材料，其特征在于，所述添加剂的质量百分比在复合材料中的含量范围为0.1～5％。7.一种高催化活性复合材料的制备方法，用于制备如根据权利要求1
‑
6任一项所述的一种高催化活性复合材料，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴举，任晓燕，李顺方，张丽丽，吴汉超，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：