[发明专利]一种具有高比表面积花状型氮掺杂碳-尖晶石型微球催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种用于甲烷催化燃烧反应的具有高比表面积花状型氮掺杂碳-尖晶石型微球催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将无水乙醇、氨水和水混合，搅拌均匀，然后滴加硅酸四乙酯，搅拌均匀，然后加入盐酸多巴胺，搅拌反应，离心取沉淀，洗涤，烘干，研磨，得到多巴胺-二氧化硅球颗粒；

（2）在氮气气氛下将步骤（1）所述多巴胺-二氧化硅球颗粒升温，进行煅烧处理，得到氮掺杂碳-二氧化硅颗粒；将氮掺杂碳-二氧化硅颗粒加入水中，混合均匀，得到分散液；

（3）将硝酸盐、尿素、氢氧化钠及水混合，搅拌均匀，得到混合液；

（4）将步骤（2）所述分散液和步骤（3）所述混合液混合均匀，然后水浴加热处理，离心取沉淀，干燥，然后在氮气气氛下升温进行煅烧处理，得到所述具有高比表面积花状型氮掺杂碳-尖晶石型微球催化剂；

步骤（1）所述无水乙醇与硅酸四乙酯的体积比为5:1-24:1；所述盐酸多巴胺与无水乙醇的质量体积比为1:20-1:60g/mL；所述搅拌反应的搅拌速率为4000-6000rpm；搅拌反应的时间为2-72h；

步骤（2）所述氮掺杂的二氧化硅微球与水的质量体积比为2-6：7mg/mL；

步骤（3）所述硝酸盐为硝酸钴、硝酸锰、硝酸镍中的一种以上并且至少含有硝酸钴；

步骤（4）所述升温的速率为1-5℃/min；煅烧处理的温度为350-450℃，煅烧处理的时间为2-4h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述氨水的质量百分比浓度为5wt%-25wt%，所述无水乙醇与氨水的体积比为15:1-24:1；所述无水乙醇和水的体积比为1:1-1: 3。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述多巴胺-二氧化硅球颗粒的粒径为1-4μm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述升温的速率为1-5^oC/min；煅烧处理的温度为700-900℃，煅烧处理的时间为2-8h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述混合液中，硝酸盐的摩尔浓度为0.006-0.013mmol/mL；所述尿素与水的质量体积比为3-8:1mg/mL，所述氢氧化钠与尿素的质量比为3-7:2。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述分散液与混合液的体积比为5:1-1:1；所述水浴加热处理的温度为80-95℃，所述水浴加热处理的时间为6-24h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述干燥的温度为80-100℃，干燥的时间为1-4h。

8.一种由权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的用于甲烷催化燃烧反应的具有高比表面积花状型氮掺杂碳-尖晶石型微球催化剂。

9.权利要求8所述的具有高比表面积花状型氮掺杂碳-尖晶石型微球催化剂在甲烷催化中的应用。