一种氮掺杂的氧化石墨烯制造技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂的氧化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂的氧化石墨烯/多孔碳负载型金属催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于氢甲酰化
，具体涉及一种氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳负载型金属催化剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]工业上加氢甲酰化生产工艺主要分为均相催化和两相催化
。
均相催化具有反应速率快，活性高等优点，但是产物和催化剂需要采用蒸馏的方法分离
。
随着碳链的增长，氢甲酰化反应产物高碳醛的沸点增加，需要较高的温度才能将产物分离
。
而具有高活性的铑系催化剂在高温下易失活，因此均相催化工艺所使用的高温蒸馏会造成贵金属催化剂的流失，增加生产成本
。
[0003]CN111470962A
公开了一种由混合异构辛烯制备异壬酸的方法
。
由混合异构辛烯经氢甲酰化
、
氧化两步反应制备异壬酸的方法
。
在新型多孔有机聚合物固载的金属铑
(Rh)
基催化剂存在下，混合异构辛烯经氢甲酰化反应得到异壬醛，之后异壬醛在氧化反应器中与含氧气体于低温
、
低压
、
无催化剂条件下发生氧化反应生成异壬酸
。
氢甲酰化反应具体过程如下：利用高压泵将液态混合异构辛烯打入反应器中，于一定压力
、
温度下，和合成气在催化剂存在下进行氢甲酰化反应得到异壬醛；所述混合异构辛烯由
2,4,4
‑
三甲基
‑1‑
戊烯和
2,4,4
‑
三甲基
‑2‑
戊烯组成，所述合成气为
CO
和
H2组成的混合气；所述催化剂为由主活性组分和载体组成的高分散多相固体催化剂，主活性组分为
Rh
，载体为多孔有机聚合物，即多孔有机聚合物固载的
Rh
基催化剂；所述多孔有机聚合物是由含有
P
及任选的
N
或
S
功能元素的有机配体经过乙烯基官能团修饰然后聚合而成的具有丰富的多级孔道结构和大的比表面积的聚合物；主活性组分的质量分数为
0.01
％～
20
％，其余为载体
。
[0004]上述方法虽然提高了催化剂的活性，但是无法兼顾较低的生产成本
、
较高的催化剂活性和产物选择性
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种新的氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳负载型金属催化剂及其制备方法，该催化剂通过对氧化石墨烯
/
多孔碳进行氮掺杂和在制备过程中加入海藻酸钠，提高氢甲酰化反应的反应活性以及醛选择性，而且本专利技术的制备成本较低
。
此外，该催化剂作为非均相催化剂在氢甲酰化反应结束后还有很好的回收效果，分离回收的催化剂组合物可以循环利用
。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳负载型金属催化剂的制备方法，包括：
[0007](a)
将氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳与溶剂混合，得到混合液
A
；
[0008](b)
将所述混合液
A
与海藻酸钠溶液混合，得到混合液
B
；
[0009](c)
将所述混合液
B
与含铑化合物混合，并清洗和干燥
。
[0010]在本专利技术中，“氧化石墨烯
/
多孔碳”是指氧化石墨烯或多孔碳
。
[0011]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，所述氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳的制备方法包括：将氧化石墨烯
/
多孔碳的分散液与含氮化合物混合，搅拌后进行水热反应，然后冷却，清洗
、
过滤，真空干燥
。
[0012]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，氧化石墨烯
/
多孔碳的分散液与含氮化合物的重量比为
1:10
‑
1:300
，优选为
1:50
‑
1:300
，例如但不限于：
1:50
‑
1:300、1:50
‑
1:200、1:100
‑
1:300、1:100
‑
1:200、1:50
‑
1:100。
[0013]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，所述含氮化合物为尿素
。
[0014]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，相对于每
mL
的氧化石墨烯
/
多孔碳的分散液，氧化石墨烯
/
多孔碳的含量为
1.0
‑
6.0mg。
即：氧化石墨烯
/
多孔碳分散液中氧化石墨烯
/
多孔碳的浓度为
1.0
‑
6.0mg/mL。
[0015]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，所述水热反应的条件包括：温度为
100
‑
200℃
，时间为6‑
36h。
[0016]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，相对于每
g
的氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳，溶剂的加入量为
400
‑
600mL。
即：氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳加入量为
1g/400
‑
600mL
溶剂
。
[0017]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，所述溶剂选自水
、
极性有机溶剂和非极性有机溶剂中的至少一种，优选为水
。
[0018]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，相对于每
mL
的海藻酸钠溶液，海藻酸钠的含量为
0.005
‑
0.01g。
即：海藻酸钠溶液中海藻酸钠的浓度为
0.005
‑
0.01g/mL。
[0019]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，混合液
A
与海藻酸钠溶液的体积比为
300:50
‑
100。
[0020]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，含铑化合物的浓度以铑含量计为
0.01
‑
0.5mg/mL。
[0021]根据本专利技术所述的制备方法的一些实施方式，含铑化合物的用量满足：以金属催化剂的重量为基准，以元素计的铑的含量为
0.1
‑
10
重量％
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳负载型金属催化剂的制备方法，包括：
(a)
将氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳与溶剂混合，得到混合液
A
；
(b)
将所述混合液
A
与海藻酸钠溶液混合，得到混合液
B
；
(c)
将所述混合液
B
与含铑化合物混合，并清洗和干燥
。2.
根据权利要求1所的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂的氧化石墨烯
/
多孔碳的制备方法包括：将氧化石墨烯
/
多孔碳的分散液与含氮化合物混合，搅拌后进行水热反应，然后冷却，清洗
、
过滤，真空干燥
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，氧化石墨烯
/
多孔碳的分散液与含氮化合物的重量比为
1:10
‑
1:300
，优选为
1:50
‑
1:300。4.
根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述含氮化合物为尿素
。5.
根据权利要求2‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，相对于每
mL
的氧化石墨烯
/
多孔碳的分散液，氧化石墨烯
/
多孔碳的含量为
1.0
‑
6.0mg。6.
根据权利要求2‑5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的条件包括：温度为
100
‑
200℃
，时间为6‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡嵩霜，吴红飞，王霄青，潘峰，
申请(专利权)人：中石化北京化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：