[发明专利]一种负载型氧化钼催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种负载型氧化钼催化剂的制备方法及其应用，先制备二氯化钼水合物前驱体，再将所得二氯化钼水合物前驱溶于甲醇或乙醇中，待其完全溶解后缓慢滴加到载体中，经静置、蒸发后，在惰性气体气氛下焙烧，即得到负载型氧化钼催化剂。该负载型氧化钼催化剂的应用，该负载型氧化钼催化剂用于木质素加氢解聚、用于硝基苯制苯胺以及用作复合电极材料。本发明的催化剂具有颗粒小、比表面大、有利于反应物扩散和活动位点暴露等优点，同时具有类贵金属催化性能，能广泛应用于生物质催化转化、电极材料等领域。

技术领域

本发明涉及一种负载型氧化钼催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

钼是地壳中含量很高的一种元素，具有成本低廉的优势。钼的氧化物主要有三氧化钼和二氧化钼。三氧化钼是生产金属钼的极为重要的中间化合物，主要用于生产各类钼基产品。三氧化钼具有独特的二维层状结构，在光致变色、电致变色和催化等领域具有特殊的性质。MoO₃为八面体的酸性氧化物，Mo原子在八面体中心，周围被六个氧原子包围。纳米结构的三氧化钼可在催化剂、电池电极、光致变色材料等领域具有广泛的应用前景。MoO₃容易还原为MoO₂。二氧化钼属于单斜晶系，具有变形的金红石结构，表现出一定的金属性和导电性，可应用于催化剂和制备超级电容器和锂离子电池的阳极材料。相比传统的贵金属，如铂、钯、钌、铑等被广泛用作有效的加氢催化剂，以氧化钼为代表的过渡金属氧化物催化剂具有可变的氧化态、高的表面酸性以及抗毒性能，因此成为可替代贵金属的新型催化剂。

现有的氧化钼的合成方法有水热合成法、溶胶凝胶法、静电纺丝法、电化学沉积法及热化学和声化学法等。

1、水热合成法。Xiong Wen (David) Lou等（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55,14668 ~ 14672）采用Mo-甘油酸盐（Mo-polydopamine）作为前驱体，通过简易的水热法制得三壳Mo-多巴胺（Mo-PDA）中空球。研究表明氨水在该体系中起到的重要作用，通过调节氨水的量可控制MoG实心球的大小以及Mo-PDA中空球的壳层数（1~4）。此外研究发现三壳Mo-PDA中空球进一步煅烧后得到的三壳MoO₂/C中空球表现出优越的电化学性能。

2、溶胶凝胶法。Masamitsu Nagano等（Journal of Non-Crystalline Solids,1988, 101(2-3): 255-262）以MoCl₅、钾和乙醇为原料，采用溶胶凝胶法制得氯乙醇钼前驱体。研究发现该前驱物在300℃空气中碳化得到MoO₃，而在真空添加下碳化则得到MoO₂，如在氦气气氛中碳化则得到MoO₃和MoO₂混合物。

3、静电纺丝法。Zhang Min等（Adv. Mater. Interfaces, 2017, doi: 10.1002/admi.201600816）研究发现以钼酸铵为代表，其在聚乙烯醇(PVA)水溶液中会随着钼酸铵的浓度增大而与PVA溶液出现相分离的现象。该课题组利用这一特点，采用单轴静电纺丝法成功制备了具有核壳结构的MoO₂@C纳米纤维。在锂电的测试表明，在0.5A·g^-1的电流密度下600循环后MoO₂@C纳米线电极仍可获得655mA·h·g^-1的可逆容量，甚至在1A·g^-1的电流密度下仍能保持537mA·h·g^-1的容量。