[发明专利]无金属无孔催化剂材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于催化剂材料制备技术领域，具体涉及一种无金属无孔催化剂材料的制备方法，还涉及上述材料的应用。本发明的制备方法，包括以下的步骤：制备前驱体A：将淀粉、含硼化合物、氰胺类物质加入到水中，搅拌下干燥，即得到前驱体A；将前驱体A放入带盖的瓷舟中并置于管式炉内，在惰性气体氛围下，升温煅烧，保持，然后冷却至室温，得到无金属无孔催化剂材料。本发明的有益效果在于：采用淀粉作为碳源，廉价易得，绿色环保，可大规模生产，催化剂易分离，易于工业化；所得催化剂为无金属催化剂，合成方法简单；表现出较高催化活性和高选择性；具有广泛的催化底物适用性。

技术领域

本发明属于催化剂材料制备技术领域，具体涉及一种无金属无孔催化剂材料的制备方法，还涉及上述材料的应用。

背景技术

Shucheng Chen等人于2018年发表了《DesigningBoron Nitride Islands inCarbon Materials for EfficientElectrochemical Synthesis of HydrogenPeroxide》；该文章中披露了一种硼、氮共掺杂的碳材料，该方法中采用昂贵的苯胺和氨基苯硼酸为结构单元，且使用过二硫酸铵为引发剂，植酸为交联剂，合成过程复杂，操作繁琐，成本高，应用也只是用于电化学氧还原制备双氧水，未涉及有机催化研究。另外，基于文章中使用了冷冻干燥以及过二硫酸铵和植酸，其必然还会引入硫和磷元素，也就是说其合成的材料应该是硼、氮、磷、硫四元共掺杂的碳，而不是硼、氮共掺杂的碳材料，文章中并未指出该缺陷问题。

此外，Sensen Shang等人于2018年发表了《Metal-Free Nitrogen-and Boron-Codoped Mesoporous Carbons forPrimary Amides Synthesis from Primary Alcoholsvia DirectOxidative Dehydrogenation》；该文章中也报道了一种硼、氮共掺杂的碳材料，但是其采用多步法合成，首先合成DAA配体，再将DAA与硼酸混合在一起，放入N,N-二甲基甲酰胺中反应最后在煅烧获得催化剂。显而易见，其合成工艺极其复杂和繁琐，不易量产；合成过程多次使用有机溶剂，合成过程不够绿色环保，催化剂的产率低，生产成本高。

在精细化工催化领域中，获得具有高催化活性和选择性、廉价的催化剂有着重要的经济意义。例如，苯甲醛是重要的化工原料，常常通过氧化甲苯而得到，但是其工艺中存在会过度氧化到苯甲酸，选择性较差。Jiashu Chen等人于2014年报道了一种采用贵金属金纳米颗粒为催化剂(AComparative Study of Size Effects in the Au-CatalyzedOxidative and Non-Oxidative Dehydrogenation of Benzyl Alcohol,Chemistry-AnAsian Journal,2014,9,2187-2196)，用于苯甲醇的氧化催化中，其采用对二甲苯为溶剂，于120℃下的转化率为72％，选择为99％。Yu-Zhen Chen等人于2017年报道了一种铂-卟啉高分子金属有机框架结构材料(Singlet Oxygen-Engaged Selective Photo-Oxidationover Pt Nanocrystals/Porphyrinic MOF:The Roles of Photothermal Effect and PtElectronic State,Journal of the American Chemical Society,2017,139,2035-2044)，采用光照条件下用于苯甲醇的选择性氧化，虽然其转化率和选择性比较好，但是其存在使用贵金属，成本较高，催化剂不易大规模生产，且光催化在工业化上也存在一些应用方面的其它困难。