一种氮掺杂石墨化碳双功能催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂石墨化碳双功能催化剂及其制备方法和应用，催化剂制备方法包括以下步骤：将过渡金属盐与含氮有机羧酸溶解于去离子水中，所述含氮有机羧酸为乙二胺四乙酸或其衍生物，在溶液中加入双氰胺或三聚氰胺，加热搅拌得到均匀混合沉淀物；将沉淀物在惰性气氛下煅烧；随后将产物在酸溶液中加热处理，离心分离洗涤，至上清液为中性；将产物干燥，即得到氮掺杂石墨化碳催化剂。本发明专利技术以过渡金属与含氮有机物络合后煅烧酸洗形成石墨化碳催化剂，该制备方法有利于均匀分散氮原子和降低形成石墨化碳的温度。通过溶解络合—高温煅烧—酸洗刻蚀三个步骤，获得催化活性高，稳定性好，能够用作热催化和电催化氧化呋喃醇醛制相应呋喃酸的双功能碳基催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂，尤其涉及一种氮掺杂石墨化碳双功能催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、生物质作为一种新型清洁可再生的非化石资源，被认为是缓解气候风险、满足环境保护和可持续发展要求的潜在化石能源替代品。5-羟甲基糠醛(hmf)是一种生物质衍生的平台分子，被认为是一系列有价值的化学物质的多功能前体。例如，2,5-呋喃二羧酸(fdca)可通过hmf氧化直接合成，具有重要价值的生物质基平台化合物fdca分子不仅可以作为单体用于生产生物塑料，如聚酯、聚酰胺和聚氨酯等材料，也可作为石油基pta的替代物应用于聚合物生产。

2、近年来，用于hmf氧化制fdca的催化剂已有大量研究，包括贵金属催化剂、非贵金属催化剂等。一些贵金属催化剂表现出优异的hmf催化氧化性能，如pt/(c-pb)、au/hy、pt-ceo2/c等，可在相对温和的条件下实现hmf的高选择性转化。但由于贵金属稀有且价格昂贵，极大的限制了其工业化规模。在电催化模式下，贵金属催化剂虽然反应起始电位较低，但电解电流密度较小；而非贵金属材料价格低廉，资源丰富，目前已有研究表明在外加电势驱动下本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，过渡金属盐与含氮有机羧酸的摩尔比为10:1～0.1:1，过渡金属盐与双氰胺或三聚氰胺的摩尔比为10:1～0.1:1。

3.根据权利要求2所述的氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，过渡金属盐和含氮有机羧酸的总质量与去离子水的质量之比为1:10～1:2000。

4.根据权利要求1-3任一所述的氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮有机羧酸选自乙二...

【技术特征摘要】

1.一种氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，过渡金属盐与含氮有机羧酸的摩尔比为10:1～0.1:1，过渡金属盐与双氰胺或三聚氰胺的摩尔比为10:1～0.1:1。

3.根据权利要求2所述的氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，过渡金属盐和含氮有机羧酸的总质量与去离子水的质量之比为1:10～1:2000。

4.根据权利要求1-3任一所述的氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮有机羧酸选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸单钠盐、乙二胺四乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸三钠盐、乙二胺四乙酸四钠盐、乙二胺四乙酸单钾盐、乙二胺四乙酸二钾盐、乙二胺四乙酸三钾盐、乙二胺四乙酸四钾盐中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨化碳双功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，加热温度为30～130℃，搅拌时间为1～7h。

6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谌春林，高阳，范士林，张建，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：