[发明专利]有序介孔碳负载Ru纳米催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合催化剂的制备方法，特别是涉及一种纳米材料复合催化剂的制备方法，应用于无机纳米材料制备技术领域。

背景技术

由国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）给出的关于多孔材料的定义可以得知，根据它们孔直径的大小，可以将其分为三类：微孔材料（microporousmaterials）孔径小于2nm；介孔材料（mesoporousmaterials）孔径在2~50nm；大孔材料（macroporousmaterials）孔径大于50nm。介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点，使得它在很多微孔沸石分子筛难以完成的大分子的吸附、分离，尤其是催化反应中发挥作用。而且，这种材料的有序孔道可作为“微型反应器”，在其中组装具有纳米尺度的均匀稳定的“客体”材料后而成为“主客体材料”，由于其主、客体间的主客体效应以及客体材料可能具有的小尺寸效应、量子尺寸效应等将使之有望在电极材料、光电器件、微电子技术、化学传感器、非线性光学材料等领域得到广泛的应用。因此介孔材料从它诞生一开始就吸引了国际上物理、化学、生物、材料及信息等多学科研究领域的广泛兴趣，目前已成为国际上跨多学科的热点前沿领域之一。钌是极好的催化剂，用于氢化、异构化、氧化和重整反应中表现优异，但由于钌颗粒不易均匀稳定地负载于普通的模板剂，所以至今影响钌复合催化剂的广泛应用。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种有序介孔碳负载Ru纳米催化剂的制备方法，制备一种粒径为1nm左右的超小颗粒、具有495~643m²/g的较高比表面积、孔道大小均匀、在2-50nm范围内的有规则孔径分布的介孔Ru/OMC材料，Ru颗粒分散均匀，在醇的氧化以及硝基化合物的还原反应中具有很高的活性和选择性。

为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案：

一种有序介孔碳负载Ru纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：

a.将一定量的氯化钌溶于去乙醇中，配制成含有Ru³⁺浓度为2×10^-2~4×10^-2mol/L的氯化钌溶液；

b.将1~2g的F127溶于14g乙醇中，在40℃的水浴锅中混合并搅拌均匀，然后向水浴锅中加入3~5g的质量分数为20%的酚醛树脂的乙醇溶液，再向水浴锅中加入3~5ml的在所述步骤a中配制的氯化钌溶液，然后称取0.03~0.3g的8-羟基喹啉并溶于3~6g乙醇后再加入到水浴锅中的溶液中，同时不断搅拌两小时后，然后将水浴锅中溶液倒入培养皿中，在20~30℃温度条件下将培养皿中的乙醇溶剂蒸干，在培养皿中得到聚合物前体材料；

c.将装载经所述步骤b制备的聚合物前体材料的培养皿放入100℃烘箱中，进行热聚合反应持续24小时，得到热聚合产物；

d.将在所述步骤c中制备的热聚合后的产物放入管式炉中，向管式炉通氮气，控制焙烧气氛为氮气气氛，在600℃下对热聚合产物进行焙烧2h，得到焙烧产物，再以2℃/min的升温速率进行升温，然后在700~900℃下对焙烧产物进行煅烧2h，最终制得有序介孔碳负载Ru纳米催化剂；优选以2℃/min的升温速率升温至600℃的焙烧温度，对热聚合产物进行焙烧；优选在700~850℃下对焙烧产物进行煅烧；进一步优选在750~850℃下对焙烧产物进行煅烧。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明采用溶剂蒸发诱导自组装（EISA）的方法，产物具有一种重现性好的规则均一孔径分布介孔，积极推动了介孔材料的应用；

2.本发明方法所选取的体系以F127为模板，8-羟基喹啉为配体，RuCl₃为金属源，酚醛树脂作碳源，合成出一种小颗粒、有规则孔径分布的介孔Ru/OMC材料，从而大大降低了生产成本，提高了纳米材料的生产效率；

3.本发明方法通过简便的反应，即合成出一种1~2nm的超小Ru金属颗粒、495~643m²/g的较高比表面积、有规则孔径分布的介孔Ru/OMC材料，且反应中无需溶剂，可以回收再利用，因此具有操作简便、工艺设备简单、无污染的优点，利于工业化生产。

附图说明

图1是本发明各实施例制备的有序介孔碳负载Ru纳米催化剂X射线粉末衍射(XRD)图。