【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂设计和化学合成领域，具体而言，涉及一种氮掺杂碳负载型钴基催化剂的制备及其在酰胺加氢中的应用。通过本专利技术，可以在更加可控和高效的条件下从酰胺制备胺，为相关产业提供了一种可行的生产工艺。
技术介绍
1、有机胺是一种重要的化合物用于合成染料、药物、农用化学品、颜料和聚合物。寻求开发绿色和可持续的胺的生产方法对于环境保护非常重要。胺的合成路线重要有以下几种：（1）氰基的直接加氢、（2）硝基化合物的还原、（3）醛或酮等羰基化合物的还原胺化、（4）醇和氨或胺的胺化以及（5）酰胺的加氢。其中工业中常用胺的生产方法是通过醇与氨或胺的胺化反应，该法需要添加额外的氨或胺，而且产物通常是不同胺的混合物，需要额外的后处理过程用于纯化或者分离产物。酰胺是氨基酸单体中重要的官能团，可以直接从藻类中提取或通过生物基酸胺化获得，这使得其可以从可再生生物质中获取。而且通过酰胺加氢制备胺的副产物只有水，具有原子经济性和环境友好性。综合考虑酰胺可以从生物质中获取以及酰胺氢化的原子利用率，通过酰胺氢化生产胺是具有前景的工艺路线。但是酰胺中n原子孤电子对与羰基的的共轭作用使得其是所有羰基化合物中最稳定的，导致其反应性低，特别是对羰基的亲核反应。
2、早期的酰胺多相催化加氢采用ni、cu以及re的催化剂，但是这类催化剂的反应条件较为苛刻（>200 ℃, 20~30 mpa）。近年来研究者主要开发了一系列的双金属催化剂（贵金属和亲氧性的金属）用于酰胺加氢，但是贵金属由于其价格昂贵，在工业生产中成本较高（nat.commun., 20
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种氮掺杂碳负载型钴基催化剂的制备及其在酰胺加氢中的应用。该专利技术通过合理设计负载型钴催化剂，实现了高效、高选择性的从脂肪酰胺制备脂肪胺。具体而言，本专利技术的负载型钴催化剂以其独特的催化性能，能够实现酰胺加氢反应的高效转化。
2、本专利技术所述的氮掺杂碳负载型钴基催化剂的制备包括以下步骤：
3、（1）将2,4-二羟基苯甲酸，乙二胺，六亚甲基四胺、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物以及去离子水均匀混合。其中，所述2,4-二羟基苯甲酸，乙二胺，六亚甲基四胺、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物和去离子水的质量比为3.08:0.6:0.934:3.5:80。
4、（2）将上述溶液转移到水热反应釜中，然后置于烘箱中125~135℃保持3~5 h；
5、（3）待水热反应釜冷却，将其中的聚合物水洗多次，50~80 ℃干燥10~15 h；
6、（4）将钴源、氨水以及去离子水混合均匀，随后将上述干燥的聚合物缓慢加入其中，45~55 ℃下搅拌4~8 h后，过滤，水洗多次，50~80℃干燥10~15 h。其中，所述钴源为硝酸钴、氯化钴或者醋酸钴中的一种或几种。所述钴源、氨水、去离子水、聚合物的质量比为0.2~0.6:7.2:32:1。
7、（5）将干燥后的钴前驱体放置在管式炉中，于500~700 ℃下焙烧1~3 h，得到氮掺杂碳负载型钴基催化剂。其中，所述焙烧气氛为h2和n2混合气氛，其中氢气的体积分数为5%。
8、本专利技术还提供了钴基催化剂在脂肪酰胺加氢制备脂肪胺中的应用。将酰胺和反应溶剂加入到高压反应釜中，加入催化剂，充入1~5 mpa（优选3 mpa）的h2，在180~200 ℃（优选180 ℃）下加氢脱氧反应 10~15 h，得到脂肪胺。
9、酰胺的结构式如下
10、
11、r，r1，r2为c1~c3的烷烃。
12、所述反应溶剂为正辛烷、环己烷或者环戊基甲醚。
13、本专利技术相对于现有技术的有益效果：
14、本专利技术通过前驱体制备−负载−氢气还原热解的工艺制备了多相的氮掺杂碳负载型钴基催化剂，催化剂的活性中心是廉价的非贵金属钴，相对于传统的贵金属有明显的成本优势，另外对于伯、仲以及叔酰胺均有有较好的催化活性。同时本专利技术的氮掺杂碳负载型钴基催化剂在使用过程中没有组分流失，催化剂易于回收使用，为酰胺加氢制备胺的工艺生产提供了一种可行且的解决方案。
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1.一种氮掺杂碳负载型钴基催化剂的制备的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述2,4-二羟基苯甲酸，乙二胺，六亚甲基四胺、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物和去离子水的质量比为3.08:0.6:0.934:3.5:80。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钴源为硝酸钴、氯化钴或者醋酸钴中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钴源、氨水、去离子水、聚合物的质量比为0.2~0.6:7.2:32:1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述焙烧气氛为H2和N2混合气氛，其中氢气的体积分数为5%。
6.根据权利1~5任一项所述的氮掺杂碳负载型钴基催化剂在酰胺加氢制备胺中的应用，其特征在于：将酰胺和反应溶剂加入到高压反应釜中，加入催化剂，充入1~5 MPa的H2，在180~200 ℃下反应 10~15 h，得到脂肪胺。
7.如权利要求6所述的氮掺杂碳负载型钴基催化剂在酰胺加氢制备胺中的应用，其特征在于：酰胺的结构式为：
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...【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳负载型钴基催化剂的制备的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述2,4-二羟基苯甲酸，乙二胺，六亚甲基四胺、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物和去离子水的质量比为3.08:0.6:0.934:3.5:80。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钴源为硝酸钴、氯化钴或者醋酸钴中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钴源、氨水、去离子水、聚合物的质量比为0.2~0.6:7.2:32:1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑欢，高玮，刘泽邦，何林，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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