[发明专利]一种掺氮纳米碳管材料的制备方法及催化应用

权利要求书

1.一种掺氮纳米碳管材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将铁、钼、铝的金属盐溶于去离子水中制备混合盐溶液，往混合盐溶液中添加柠檬酸，室温搅拌，相继在不同的温度条件下干燥、焙烧，研磨成粉末，制得Al₂O₃负载的铁钼双金属催化剂；

2）利用鼓泡法带入苯胺，并通入置有咪唑和Al₂O₃负载的铁钼双金属催化剂的前后两个串联管式炉中，氩气保护，升温至目标温度，结束后取出生成物，经纯化后得到掺氮纳米碳管材料。

2.如权利要求1所述的一种掺氮纳米碳管材料的制备方法，其特征在于步骤1）中水与金属盐的用量比为每50ml去离子水中溶1-5g金属盐。

3.如权利要求1所述的一种掺氮纳米碳管材料的制备方法，其特征在于步骤1）中的金属离子为Fe³⁺、Al³⁺和Mo⁶⁺，混合盐中阴离子为NO₃^-，混合盐溶液为硝酸铁、硝酸铝和钼酸铵混合盐溶液，且硝酸铁、硝酸铝和钼酸铵的物质的量之比为16:9:2。

4.如权利要求1所述的一种掺氮纳米碳管材料的制备方法，其特征在于步骤1）中室温搅拌2h，相继在不同的温度条件下干燥、焙烧是指在相继在110℃温度条件下干燥12h，400℃温度条件下焙烧3h,800℃的温度条件下焙烧1h。

5.如权利要求1所述的一种掺氮纳米碳管材料的制备方法，其特征在于步骤2）中苯胺的水浴温度为80-100℃；加有咪唑管式炉在前面，加有Al₂O₃负载的铁钼双金属催化剂管式炉在后面。

6.如权利要求5所述的一种掺氮纳米碳管材料的制备方法，其特征在于Al₂O₃负载的铁钼双金属催化剂的添加量为100 mg，咪唑的添加量为5 g；加有咪唑的管式炉温度为200-250℃，加有Al₂O₃负载的铁钼双金属催化剂的管式炉温度为700-900℃。

7.如权利要求1所述的一种掺氮纳米碳管材料的制备方法，其特征在于步骤2）中纯化步骤包括酸洗、水洗、过滤和干燥。

8.一种掺氮纳米碳管材料在气相条件下催化丙烯醇合成丙烯醛方面的应用。

9.如权利要求8所述的一种掺氮纳米碳管材料在气相条件下催化丙烯醇合成丙烯醛方面的应用，其特征在于掺氮纳米碳管材料的氮含量为2.1-17.1%，掺氮纳米碳管的管径为20-30nm，比表面积为38-90 m²/g。

10.一种制备权利要求1掺氮纳米碳管材料的装置，其特征在于该装置包括前后两个管式炉（1），两管式炉通过石英管（2）串联，所述石英管（2）的一端通过通气管（3）与自制鼓泡器（4）连通，石英管（2）的另一端设置有废气收集瓶（5），所述自制鼓泡器（4）的侧壁的下端设置有进水口（6），侧壁的上端设置有出水口（7），所述通气管（3）的另一端从自制鼓泡器（4）的顶端伸入到自制鼓泡器（4）内，所述通气管（3）通过三通球阀（8）与氩气进气管（9）连接，自制鼓泡器（4）的顶端插接设置有出气管（10），出气管（10）的另一端与通气管（3）连通，靠近自制鼓泡器（4）的管式炉（1）内的石英管（2）内设置有铺设有咪唑的石英舟（11），靠近废气收集瓶（5）的管式炉（1）内的石英管（2）内设置有铺设有双金属催化剂的石英舟（11），所述出气管（10）上缠绕设置有加热带（12）。