一种介孔高熵氧化物制造技术

本发明专利技术公开了一种介孔高熵氧化物

【技术实现步骤摘要】
一种介孔高熵氧化物(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法


[0001]本专利技术属于电催化生物质转化的
，具体而言，涉及一种介孔高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法
。

技术介绍

[0002]化石燃料的大量消耗和日益严峻的环境问题迫使大家寻求更可持续的能源资源，对化石燃料急剧枯竭和碳排放的日益关注是探索可再生资源和追求可持续技术的主要动机
。
木质纤维素生物质是世界上广泛存在的不可食用碳资源，可以转化成可再生能源和高价值化学品，并且生物质基化学品可以替代绝大部分的石化产品
。
[0003]生物质是一种丰富且可持续的资源由光合作用形成，这使其成为一种独特的原料和清洁能源，可以实现无化石燃料未来的宏伟目标
。
开发生物质的高附加值产品具有巨大的经济潜力和社会效益
。5
‑
羟甲基糠醛
(HMF)
作为最重要的可再生平台化学品之一，由果糖和葡萄糖等己糖基生物质脱水形成，其官能团，例如醛基
(
–
CHO)、
羟基
(
–
OH)
和呋喃环赋予
HMF
多功能性，因此被认为是连接生物质资源与未来能源的关键桥梁
。
具体来说，它可以通过水解
、
聚合
、
氢化和氧化还原等一系列反应转化为工业
、
农业和医药的商业化学品
。
此外，高质量的生物基平台化学品，如：5‑
羟甲基
‑2‑
呋喃甲酸
(HMFCA)、2,5
‑
二甲酰呋喃
(DFF)、5
‑
甲酰
‑2‑
呋喃甲酸
(FFCA)
和
2,5
‑
呋喃二甲酸
(FDCA)
，用作前体或化学合成
、
聚合物生产和药物生产中的中间体，可以通过催化氧化
HMF
的不同位置和程度的醛基和羟基来制备
。
值得注意的是，最有前途的衍生物之一是
FDCA
，它是一种重要的芳香单体具有平面和刚性结构的环，用于生产聚酰胺
、
聚酯和聚克隆等生物基聚合物
。
[0004]鉴于
FDCA
在生物基聚合物生产中的广阔前景和重大影响，近年来如何通过
HMF
获得高附加值的
FDCA
备受关注
。
然而，
HMF
具有多种官能团，在转化过程中容易发生多种副反应，从而影响化学产物的品质
。
因此，通过选择性的断裂
/
功能化
HMF
的特定官能团，设计和制备高效绿色催化体系，将
HMF
转化为多种高附加值化学品
、
液体燃料以及添加剂是实现
HMF
高值化的关键所在
。
使用热化学催化生产
FDCA
的相关工作早已被报道
。
然而这种方法需要高温
(>100℃)、
高
O2压力
(0.3
–
2.0MPa)
下进行，最终产物
FDCA
的产量不足
。
与传统的热催化氧化相比，电催化
HMF
氧化反应
(HMFOR)
制备
FDCA
因其固有的高效
、
清洁等特性而被提出，截至目前被发展为一种新的有机合成技术
。
具体来说，首先，电催化氧化可以在环境条件下
(
常温常压
)
通过电驱动实现
HMF
的高效转化；其次，
HMF
电氧化可以以水为氧源进行，无需添加氧化剂或有机溶剂引发反应
。
最重要的是，
FDCA
的产率
、
转化率和法拉第效率可以通过调节电解质
pH
值
、
催化剂的设计与构建
、
溶液参数的调整轻松实现
。
最后，还可以将学有利的
HMF
氧化与不同的还原反应耦合，不仅丰富了附加值的产品，而且可以大大提高能源效率
。
[0005]基于此，构建稳定
、
高效的催化剂用于持续高效
HMF
氧化至
FDCA
对于能源结构的转变至关重要，也是目前亟待解决的科学问题
。

技术实现思路

[0006]鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种介孔高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法以达到在三电极体系中此催化剂用于电催化
HMF
氧化至
FDCA
展现出良好的活性及稳定性的目的
。
[0007]本专利技术所采用的技术方案为：一种介孔高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法，该制备方法包括：
[0008]S1
：将硝酸盐与尿素在乙醇水溶液中混合均匀，并在水热反应过程中将尿素逐渐分解形成异氰酸和氨；硝酸盐与异氰酸释放的
CO2反应形成碱式碳酸盐
M(OH)2CO3纳米板；
[0009]S2
：将碱式碳酸盐
M(OH)2CO3纳米板在空气中煅烧后形成高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板；
[0010]其中，在高温下碱式碳酸盐
M(OH)2CO3纳米板经
CO2及
H2O
小分子溢出形成介孔
。
[0011]进一步地，所述硝酸盐包括硝酸钴
、
硝酸铜
、
硝酸锰
、
硝酸锌和硝酸镍，其中，硝酸钴
、
硝酸铜
、
硝酸锰
、
硝酸锌和硝酸镍的摩尔份数分别为：
0.65
～
0.75
份
、0.2
～
0.25
份
、0.4
～
0.45
份
、0.2
～
0.25
份和
0.3
～
0.35
份
。
[0012]进一步地，所述硝酸盐中硝酸钴
、
硝酸铜
、
硝酸锰
、
硝酸锌和硝酸镍的摩尔比为：
[0013]硝酸钴：硝酸铜：硝酸锰：硝酸锌：硝酸镍＝
1:0.30:0.58:0.35:0.5。
[0014]进一步地，上述
S1
中，制备碱式碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种介孔高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
S1
：将硝酸盐与尿素在乙醇水溶液中混合均匀，并在水热反应过程中将尿素逐渐分解形成异氰酸和氨；硝酸盐与异氰酸释放的
CO2反应形成碱式碳酸盐
M(OH)2CO3纳米板；
S2
：将碱式碳酸盐
M(OH)2CO3纳米板在空气中煅烧后形成高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板；其中，在高温下碱式碳酸盐
M(OH)2CO3纳米板经
CO2及
H2O
小分子溢出形成介孔
。2.
根据权利要求1所述的介孔高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐包括硝酸钴
、
硝酸铜
、
硝酸锰
、
硝酸锌和硝酸镍，其中，硝酸钴
、
硝酸铜
、
硝酸锰
、
硝酸锌和硝酸镍的摩尔份数分别为：
0.65
～
0.75
份
、0.2
～
0.25
份
、0.4
～
0.45
份
、0.2
～
0.25
份和
0.3
～
0.35
份
。3.
根据权利要求2所述的介孔高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐中硝酸钴
、
硝酸铜
、
硝酸锰
、
硝酸锌和硝酸镍的摩尔比为：硝酸钴：硝酸铜：硝酸锰：硝酸锌：硝酸镍＝
1:0.30:0.58:0.35:0.5。4.
根据权利要求1所述的介孔高熵氧化物
(CoMnNiZnCu)3O4纳米板的制备方法，其特征在于，上述
S1
中，制备碱式碳酸盐
M(OH)2CO3纳米板的方法如下：
S101
：将尿素溶于乙醇水溶液中，并加入油酸搅拌均匀得一次混合溶液；
S102
：按比例将硝酸盐溶于水中，加入上述一次混合溶液后搅拌均匀得二次混合溶液；
S103

【专利技术属性】
技术研发人员：刘犇，王彦智，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：