【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化合成，具体涉及一种氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备及其在甘蔗渣基木质素氧化断裂成酚类中的应用。
技术介绍
1、木质素是一种丰富，低成本，未充分利用的可再生生物质。木质素再利用生产燃料和小分子芳香族化合物是减少对化石燃料资源依赖的一个潜在的战略。然而，木质素是由各种c-o和c-c连接的甲氧基苯基丙烷结构单元组成的聚合物，其c-c键的选择性断裂是木质素降解的关键和难题。
2、关于木质素c-c键的选择性断裂策略包括水解、裂解、还原和氧化已经被研究。其中，选择性催化氧化最引人注目，因为氧化可以切断c-c键，同时保留芳环结构，将木质素转化为高度功能化的单体芳香化合物，如酚醛醛、酮、酸和酸衍生物，可直接用作精细化学品或平台化学品。
3、研究表明均相和非均相催化体系在热条件下对木质素模型化合物具有良好的转化和c-c键裂解选择性。然而，这些传统的热催化工艺遇到了严酷的反应条件，如较高的温度和压力、昂贵的催化剂、反应时间长，阻碍了其大规模的应用。因此，在温和的条件下，开发出选择性氧化裂解木质素c-c键的有效替代策略具有重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备，本专利技术制备的催化剂在温和条件下，可将木质素转化为酚类，主要产物为4-乙基苯酚，转化率高于99％，选择性为68.6％。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种氮掺杂碳包裹feco
3、(1)氮掺杂碳材料载体的合成：
4、(1.1)配置20％的酚醛树脂乙醇溶液，冷藏待用；
5、(1.2)按质量比3:2将无水乙醇和去离子水加入反应器中，在反应温度为50℃条件下加入5～10g步骤(1.1)中所述酚醛树脂乙醇溶液，再加入0～2g二氰二胺，搅拌使其完全溶解；
6、(1.3)将100～200ul浓硝酸加入到步骤(1.2)的溶液中，将溶液ph调至酸性，再在温度为50℃下，转速为400r·min-1的条件下搅拌0.5h；
7、(1.4)将步骤(1.3)搅拌后的溶液置于温度为50℃的烘箱中反应6h，然后在温度为100℃的条件下反应24h；
8、(1.5)待样品冷却后，置于管式炉中进行碳化处理，得到氮掺杂碳材料载体，待用；
9、(2)氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的合成：
10、(2.1)将0.5-1.0g所述氮掺杂碳材料载体进行干燥脱水处理12h，后冷却待用；
11、(2.2)按质量比1：1：1将硝酸镍、硝酸钴、硝酸铁溶于水中，配置浸渍溶液，将上述浸渍溶液通过超声振动负载到氮掺杂碳材料载体的表面上，然后置于温度为80～100℃真空干燥箱中干燥3-5h；
12、(2.3)干燥完成后，冷却至室温，研磨成粉末状，在氮气条件下，管式炉以3℃/min的速度将温度升到600-800℃，保持煅烧5-6h，冷却，最后得到feconi@nc催化剂。
13、进一步，步骤(1.1)中，配置20％的酚醛树脂乙醇溶液：将4.88g苯酚和1.04g体积百分数为20wt％naoh溶液置于反应器中，搅拌均匀后加入8.4g体积百分数为37wt％甲醛溶液，在反应温度为70℃下反应1h，待反应混合物冷却至室温后，采用0.6mol/l的hcl溶液调节其ph在7.0～7.5左右；旋转蒸发2h，添加15g无水乙醇溶液，即可，冷藏备用。
14、进一步，步骤(1.5)中，所述管式炉碳化处理为：以3℃/min速率升温至800℃，保持800℃进行煅烧5h。
15、进一步，在进行碳化处理之前，先在常温下向管式炉中充入氮气30min。
16、进一步，步骤(2.1)中，将所述载体置于温度为110℃下真空干燥脱水处理。
17、进一步，步骤(2.2)中，所述浸渍溶液的配置为：将0.33g硝酸钴和0.33g硝酸镍和0.33g硝酸铁通过超声完全溶解在2ml水中。
18、进一步，将制备好的氮掺杂碳包裹铁钴镍合金催化剂研磨后加入0.1m/l的hno3溶液中，在60℃温度下搅拌6h后过滤，并用去离子水洗涤至中性后，置于温度为70℃真空烘箱中干燥后保存。
19、采用上述方法制备得到的氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂在甘蔗渣基木质素氧化断裂成酚类中的应用。
20、进一步，称取20mg氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂、15ml甲酸水和68mg木质素置于反应釜中进行催化反应，反应温度为200～240℃，反应时间3～12h，并向反应釜中充入30bar的氮气。
21、进一步，在反应之前，需向反应釜中通入氮气至所述反应釜内空气排空再进行催化反应。
22、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
23、1、本专利技术以水热一锅法制备氮掺杂碳材料作为载体，将硝酸镍、硝酸铁、硝酸钴的混合物通过等体积浸渍法进行负载，经过干燥、研磨，再进行煅烧或者添加硼氢化钠溶液还原制备feconi@nc催化剂，该催化剂选择性良好。
24、2、本专利技术提供的催化剂在温和条件下，高转率(≥99％)的将木质素转化为酚类，主要产物为4-乙基苯酚。选择性为68.6％。
25、3、采用本专利技术提供的催化剂催化木质素氧化断裂，催化剂分离简单且重复性良好，且其催化性能十分稳定。
26、4、本专利技术提供的催化木质素氧化断裂方法不需任何有机溶剂，且反应条件温和，环境友好。
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1.一种氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的制备，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的制备，其特征在于，步骤(1.1)中，配置20％的酚醛树脂乙醇溶液：将4.88g苯酚和1.04g体积百分数为20wt％NaOH溶液置于反应器中，搅拌均匀后加入8.4g体积百分数为37wt％甲醛溶液，在反应温度为70℃下反应1h，待反应混合物冷却至室温后，采用0.6mol/L的HCl溶液调节其pH在7.0～7.5左右；旋转蒸发2h，添加15g无水乙醇溶液，即可，冷藏备用。
3.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的制备，其特征在于，步骤(1.5)中，所述管式炉碳化处理为：以3℃/min速率升温至800℃，保持800℃进行煅烧5h。
4.根据权利要求3所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的制备，其特征在于，在进行碳化处理之前，先在常温下向管式炉中充入氮气30min。
5.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的制备，其特征在于，步骤(2.1)中，将所述载体置于温度为
6.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的制备，其特征在于，步骤(2.2)中，所述浸渍溶液的配置为：将0.33g硝酸钴和0.33g硝酸镍和0.33g硝酸铁通过超声完全溶解在2mL水中。
7.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的制备，其特征在于，将制备好的氮掺杂碳包裹铁钴镍合金催化剂研磨后加入0.1M/L的HNO3溶液中，在60℃温度下搅拌6h后过滤，并用去离子水洗涤至中性后，置于温度为70℃真空烘箱中干燥后保存。
8.一种氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的应用，其特征在于，采用权利要求1～7任一所述方法制备的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂在甘蔗渣基木质素氧化断裂成酚类中的应用。
9.根据权利要求8所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的应用，其特征在于，称取20mg权利要求1～7任一所述方法制得氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂、15mL甲酸水和68mg木质素置于反应釜中进行催化反应，反应温度为200～240℃，反应时间3～12h，并向反应釜中充入30bar的氮气。
10.根据权利要求9所述的氮掺杂碳包裹FeCoNi合金催化剂的应用，其特征在于，在反应之前，需向反应釜中通入氮气至所述反应釜内空气排空再进行催化反应。
...【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备，其特征在于，步骤(1.1)中，配置20％的酚醛树脂乙醇溶液：将4.88g苯酚和1.04g体积百分数为20wt％naoh溶液置于反应器中，搅拌均匀后加入8.4g体积百分数为37wt％甲醛溶液，在反应温度为70℃下反应1h，待反应混合物冷却至室温后，采用0.6mol/l的hcl溶液调节其ph在7.0～7.5左右；旋转蒸发2h，添加15g无水乙醇溶液，即可，冷藏备用。
3.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备，其特征在于，步骤(1.5)中，所述管式炉碳化处理为：以3℃/min速率升温至800℃，保持800℃进行煅烧5h。
4.根据权利要求3所述的氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备，其特征在于，在进行碳化处理之前，先在常温下向管式炉中充入氮气30min。
5.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备，其特征在于，步骤(2.1)中，将所述载体置于温度为110℃下真空干燥脱水处理。
6.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包裹feco...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱佳平，谭华，詹彤，李学城，梁煜，王思懿，利芝，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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