钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂及其制备方法，本发明专利技术涉及一种复合材料催化剂及其制备方法。本发明专利技术是要解决制备工艺复杂且不环保的问题，提高了催化剂的活性和选择性。方法：（一）制备含有NH4VO3和氧化石墨的混合溶液；（二）将混合溶液移入到高压反应釜中，再加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵进行反应，反应结束后自然冷却至室温形成固体产物；（三）固体产物经去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥，再分别经惰性气体保护下焙烧及在空气条件下焙烧后，即制备出钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene。本发明专利技术应用于复合材料催化剂的制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料催化剂及其制备方法。
技术介绍
石墨烯具有完美的二维周期平面结构，可以作为一个理想的催化剂载体，其独特的表面结构及其对担载金属或金属氧化物的电子改性作用，将使金属石墨烯体系或金属氧化物-石墨烯体系表现出许多优异的催化活性。钒氧化物是重要的氧化还原催化剂，广泛的应用于催化氧化反应，大量的研究工作表明，高分散的钒氧物种及孤立的钒氧位是各类催化选择氧化反应的活性中心，尤其对液相催化苯选择氧化制备苯酚有着较好的催化性能。但现有的以SiO2分子筛为载体的钒氧化物催化剂的制备方法，所得的钒氧化物催化剂多是高聚的V2O5微晶或体相的V2O5晶体，应用于苯一步氧化制苯酚中，苯的最高转化数仅为48. 9，而本专利技术VOx-Graphene催化剂对苯羟基化反应的苯转化数(TON值)最大可为106. 9。·以具有独特的电子结构、界面特性及较高比表面积的石墨烯作为基体制备钒氧化物与石墨烯复合材料，必然提高钒氧物种的分散度并且有利于孤立钒氧位的形成，从而提高催化剂的催化性能。最近，已经有一些关于石墨烯复合材料的制备方法和应用的公布，如专利申请号201110083375. 5，名称为《过渡金属氧化物/石墨烯复合材料及其制备方法》，公布了石墨烯与MnO、CuO、Fe2O3> Cr2O3及V2O5复合材料的制备方法和作为锂离子电池负极材料的应用。但是目前，还没有关于液相催化过氧化氢氧化苯制备苯酚反应的钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene的制备方法及催化应用的公开和报道，并且上述的制备方法中多采用添加还原剂或使用碱液调节PH值等手段，制备工艺复杂且不环保。
技术实现思路
本专利技术首次公开了应用于液相催化过氧化氢氧化苯制备苯酚反应的高活性钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂的制备方法，是要解决制备工艺复杂且不环保的问题，得到纳米级f凡氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene,提高催化剂的活性和选择性。本专利技术的钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂是由NH4VO3水溶液、氧化石墨、无水乙醇和十六烷基三甲基溴化铵制成；其中NH4VO3水溶液中钒元素浓度为O. 0Γ0. 05mol/L,钒元素与氧化石墨的质量比为0. 00Γ0. 008:0. 05，氧化石墨的质量与无水乙醇的体积比0. 05g:28 38mL，氧化石墨与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为0. 05:0. 05、. I。钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂的制备方法按以下步骤实现一、将NH4VO3溶于去离子水中，混合配制成钒元素浓度为0. Of 0. 05mol/L的NH4VO3水溶液，按照NH4VO3水溶液中钒元素与氧化石墨的质量比为0. 00Γ0. 008:0. 05将NH4VO3水溶液与氧化石墨进行混合制成NH4VO3/氧化石墨水溶液，然后按NH4VO3/氧化石墨水溶液中氧化石墨的质量与无水乙醇的体积比为0. 05g:28^38mL向NH4VO3/氧化石墨水溶液中加入无水乙醇，经超声分散处理30飞0分钟后制得混合溶液；二、将步骤一制备的混合溶液移入到配有聚四氟乙烯衬管的高压反应釜中，按照混合溶液中氧化石墨与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为O. 05:0. 05、. I将混合溶液与十六烷基三甲基溴化铵在反应釜中进行混合，然后将反应釜密封并在12(T18(TC下反应6^24小时，自然冷却至室温25°C形成固体产物；三、将步骤二中制备的固体产物经去离子水和无水乙醇反复洗涤，然后置于8(T90°C的烘箱中干燥10 12h，再分别经30(T500°C惰性气体保护下焙烧3飞小时及在25(T400°C空气条件下焙烧2 4小时后，即制备出钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene0本专利技术通过对氧化石墨烯表面的调控及利用石墨烯的分散承载作用，有效的提高了钒氧化物的分散度，使本专利技术所得的钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene中孤立的f凡活性物种增多,进一步提高了苯的转化率,本专利技术VOx-Graphene催化剂对苯轻基化反应的苯转化数(TON值)最大可为106.9。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点 I、本专利技术采用一步水热法在低温制备钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂，氧化石墨被还原成石墨烯，减少了还原剂的使用，具有工艺简单、环保、成本低、周期短及适合工业化生产等优点。2、通过对氧化石墨烯表面的调控及利用石墨烯的分散承载作用，有效的提高了钒氧化物的分散度，所得复合材料催化剂中钒氧化物呈纳米级，并且分布比较均匀。附图说明图I是试验一所得的钥;氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene的X射线衍射图；其中，a为石墨烯样品，b为钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene ；图2是试验一所得的钥;氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene的拉曼光谱图；其中，a为石墨烯样品，b为钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene ；图3是试验一所得的钥;氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene的8000倍率透射电镜照片；图4是试验一所得的钥;氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene的100000倍率透射电镜照片。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂由NH4VO3水溶液、氧化石墨、无水乙醇和十六烷基三甲基溴化铵制成；其中NH4VO3水溶液中钒元素浓度为O. 01 O. 05mol/L,钒元素与氧化石墨的质量比为O. 001 O. 008:0. 05，氧化石墨的质量与无水乙醇的体积比O. 05g:28 38mL，氧化石墨与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为O. 05:0. 05 O. I。具体实施方式二 本实施方式钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂的制备方法按以下步骤实现一、将NH4VO3溶于去离子水中，混合配制成钒元素浓度为O. OfO. 05mol/L的NH4VO3水溶液，按照NH4VO3水溶液中钒元素与氧化石墨的质量比为O. 00Γ0. 08:0. 05将NH4VO3水溶液与氧化石墨进行混合制成NH4VO3/氧化石墨水溶液，然后按NH4VO3/氧化石墨水溶液中氧化石墨的质量与无水乙醇的体积比为O. 05g:28^38mL向NH4VO3/氧化石墨水溶液中加入无水乙醇，经超声分散处理30飞0分钟后制得混合溶液；二、将步骤一制备的混合溶液移入到配有聚四氟乙烯衬管的高压反应釜中，按照混合溶液中氧化石墨与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为O. 05:0. 05、. I将混合溶液与十六烷基三甲基溴化铵在反应釜中进行混合，然后将反应釜密封并在12(T18(TC下反应6^24小时，自然冷却至室温25°C形成固体产物；三、将步骤二中制备的固体产物经去离子水和无水乙醇反复洗涤，然后置于8(T90°C的烘箱中干燥10 12h，再分别经30(T500°C惰性气体保护下焙烧3飞小时及在25(T400°C空气条件下焙烧2 4小时后，即制备出钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene0本专利技术通过对氧化石墨烯表面的调控及利用石墨烯的分散承载作用，有效的提高了钒氧化物的分散度，使本专利技术所得的钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂VOx-Graphene中孤立的f凡活性物种增多,进一步提高本文档来自技高网...
【技术保护点】
钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂，其特征在于钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂由NH4VO3水溶液、氧化石墨、无水乙醇和十六烷基三甲基溴化铵制成；其中NH4VO3水溶液中钒元素浓度为0.01~0.05mol/L，钒元素与氧化石墨的质量比为0.001~0.008:0.05，氧化石墨的质量与无水乙醇的体积比0.05g:28~38mL，氧化石墨与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为0.05:0.05~0.1。
【技术特征摘要】
1.钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂，其特征在于钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂由NH4VO3水溶液、氧化石墨、无水こ醇和十六烷基三甲基溴化铵制成；其中NH4VO3水溶液中钒元素浓度为O. 0Γ0. 05mol/L，钒元素与氧化石墨的质量比为O. OOf O. 008:0. 05，氧化石墨的质量与无水こ醇的体积比O. 05g:28 38mL，氧化石墨与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为 O. 05:0. 05 O. I。2.如权利要求I所述的钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂的制备方法，其特征在于钒氧化物/石墨烯复合材料催化剂的制备方法按以下步骤实现 一、将NH4VO3溶于去离子水中，混合配制成钒元素浓度为O. 0Γ0. 05mol/L的NH4VO3水溶液，按照NH4VO3水溶液中钒元素与氧化石墨的质量比为O. 00Γ0. 008:0. 05将NH4VO3水溶液与氧化石墨进行混合制成NH4VO3/氧化石墨水溶液，然后按NH4VO3/氧化石墨水溶液中氧化石墨的质量与无水こ醇的体积比为0. 05g:28^38mL向NH4VO3/氧化石墨水溶液中加入无水こ醇，经超声分散处理3(Γ60分钟后制得混合溶液； ニ、将步骤一制备的混合溶液移入到配有聚四氟こ烯衬管的高压反应釜中，按照混合溶液中氧化石墨与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为0. 05:0. 05、. I将混合溶液与十六烷基三甲基溴化铵在反应釜中进行混合，然后将反应釜密封并在12(Tl80°C下反应6 24小吋，自然冷却至室温25°C形成固体产物； 三、将步骤ニ中制备的固体产物经去离...
【专利技术属性】
技术研发人员：董永利，宋微娜，魏立国，解丽萍，薛丽梅，朱宇君，袁福龙，付宏刚，
申请(专利权)人：黑龙江科技学院，
类型：发明
国别省市：
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