【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备及催化应用，特别是一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳化钼具有良好的热稳定性、机械性能以及高导电性，广泛应用于催化、储能、环境处理和电子器件等领域。碳化钼有三种典型的晶体结构，包括面心立方(fcc)、六方紧密堆积(hcp)和简单六方(hex)结构，其中常见的分别表示为α-moc1-x、β-mo2c和moc。纯相碳化钼可由程序升温还原法(tpr)制备，常使用甲烷/氢气混合气体为碳源。例如文献[m.lewandowskia et al,applied catalysis b:environmental,2020,261,118239]就是采用tpr的方法。但此方法制备出的碳化钼颗粒通常是密集堆积的，比表面积较小且缺乏介孔。将碳化钼纳米颗粒与氮掺杂碳结合是克服上述纯相块体碳化钼缺点的有效策略。与纯碳载体相比，由于氮原子的引入，氮掺杂碳具有更丰富的缺陷位和更独特的表面性质，可与碳化钼颗粒产生较强相互作用，改变碳化钼颗粒形态和电子性质。以双氰胺或葡萄糖等纯化合物为碳氮源，可制备氮掺杂碳负载的碳化钼。拓展以生物质尤其是农业生物质废弃物(如秸秆)为碳氮源制备碳化钼-氮掺杂碳复合材料是一个重要的改进方向。然而，以生物质为碳源制备碳化钼复合材料过程中，碳化钼的晶相很难控制，尤其是可控获得纯相碳化钼具有较大挑战。
2、喹啉作为一种含氮杂环化合物广泛存在于石油、煤和生物质中，其加氢脱氮反应是一种典型的催化反应过程，已被广泛研究，例如文章《z.qiu,molecular cata
3、专利申请号为cn202310947598.4的专利技术，公布了一种低温等离子体协同mn/氮掺杂多孔碳催化剂，该催化剂以二水合乙酸锌、聚乙烯吡咯烷酮和甲醇为原料，原料成本较高。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂及其制备方法和应用，以生物质为碳氮源，钼酸铵为钼源，在氨气气氛下一步热解制备氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂，所述催化剂为具有多孔结构的纳米尺寸催化剂，具有较高的结晶度，纯β相碳化钼高度分散。在所述催化剂催化作用下，喹啉加氢反应在获得高脱氮率的同时，可获得高选择性的芳香烃类产物。
2、为了达到上述目的，本专利技术的采用的技术方案为：
3、一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂，具有多孔纳米尺寸结构，是介孔氮掺杂碳负载的纯β相碳化钼，比表面积80m2/g～110m2/g，孔体积0.3cm3/g～0.5cm3/g，平均孔径为20nm～25nm，mo含量为61wt％～75wt％，c含量为21wt％～31wt％，n含量为2wt％～4wt％，o含量1wt％～5wt％。
4、一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)、将生物质研磨为80～100目粉末，于烘箱中100℃～105℃干燥8h～10h；
6、(2)、将第(1)步制得的生物质粉末与钼酸铵按质量比(0.8-1):1混合溶解在蒸馏水中，钼酸铵与蒸馏水质量比为1:(1-1.5)，经过8h～10h机械搅拌和1h～2h超声混合后，转移至真空烘箱中于80℃～90℃干燥10h～12h，得到前驱体；
7、(3)、将第(2)步制得的前驱体研磨成100～120目粉末，转移至管式加热炉中，在流速100ml/min～150ml/min的氨气气氛下，以4℃/min～6℃/min升温速率升至650℃～750℃并保持1h～3h，随后冷却至室温，获得氮掺杂碳-β相碳化钼复合材料。
8、所述生物质包括大豆秸秆、高粱秸秆或棉花秸秆。
9、一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的应用，具体步骤为：将制得氮掺杂碳-β相碳化钼复合材料装填在固定床加氢反应器中，对喹啉进行加氢催化反应，控制反应条件：h2压力为4.0mpa～6.0mpa，液时体积空速10～18h-1，氢/油体积比为400/1～600/1，温度为360～390℃；最后喹啉在脱氮的同时得到芳烃化合物。
10、本专利技术的有益效果是：
11、1、本专利技术中以生物质(大豆秸秆、高粱秸秆和棉花秸秆等农业废弃物)为碳氮源一步热解制备氮掺杂碳-碳化钼复合材料，此类生物质具有来源广、成本低等优点，并且可促进资源的再利用。
12、2、本专利技术在氨气氛和制备步骤下，克服常规方法难以定向制备特定晶相碳化钼的缺点，制备出介孔氮掺杂碳负载的纯β相碳化钼催化剂。生物质中碳质化合物与钼盐在氨气氛下的固相反应，产生了大量介孔，而原位生成的β相碳化钼颗粒嵌入到氮掺杂碳中，颗粒聚集、长大的趋势被抑制，进而实现了β相碳化钼的高度分散。β相碳化钼被氮掺杂碳所包围，使其在高温下不易团聚，此外，多孔、疏松的氮掺杂碳具有良好的导热性，因而制备的催化剂具有良好的热稳定性。
13、3、本专利技术所得催化剂可将喹啉高效脱氮并使其定向转化，转化率不低于99％，脱氮率不低于99％，芳香类化合物选择性不低于86％，且因避免加氢饱和反应的发生而具有低氢耗的特征。
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1.一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂，其特征在于，具有多孔纳米尺寸结构，是介孔氮掺杂碳负载的纯β相碳化钼，比表面积80m2/g～110m2/g，孔体积0.3cm3/g～0.5cm3/g，平均孔径为20nm～25nm，Mo含量为61wt％～75wt％，C含量为21wt％～31wt％，N含量为2wt％～4wt％，O含量1wt％～5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述生物质包括大豆秸秆、高粱秸秆和棉花秸秆。
4.根据权利要求2所述的一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的应用，其特征在于，具体步骤为：将制得氮掺杂碳-β相碳化钼复合材料装填在固定床加氢反应器中，对喹啉进行加氢催化反应，控制反应条件：H2压力为4.0MPa～6.0MPa，液时体积空速10～18h-1，氢/油
...【技术特征摘要】
1.一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂，其特征在于，具有多孔纳米尺寸结构，是介孔氮掺杂碳负载的纯β相碳化钼，比表面积80m2/g～110m2/g，孔体积0.3cm3/g～0.5cm3/g，平均孔径为20nm～25nm，mo含量为61wt％～75wt％，c含量为21wt％～31wt％，n含量为2wt％～4wt％，o含量1wt％～5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种生物质基氮掺杂碳-碳化钼复合催化剂的制备方法，...
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