[发明专利]一种氮掺杂介孔碳负载铂催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种氮掺杂介孔碳负载铂催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的氮掺杂介孔碳负载铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：将镁源溶液与氮源混合后依次进行蒸发和发泡处理，得到发泡体；将所述发泡体依次进行粉碎和煅烧，得到煅烧料；将所述煅烧料依次进行酸洗、水洗和干燥，得到氮掺杂多孔碳材料；将所述氮掺杂多孔碳材料依次进行Pt负载和还原处理，得到所述氮掺杂介孔碳负载铂催化剂。实验数据表明，本发明提供的氮掺杂介孔碳负载铂催化剂具有介孔结构，用于硝基类化合物加氢反应中时，催化活性高，且化学选择性高达99.9％，催化选择性高，具有良好的催化效果。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种氮掺杂介孔碳负载铂催化剂及其制备方法和应用。

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(microporous materials)孔径小于2nm；介孔材料(mesoporous materials)孔径在2～50nm；大孔材料(macroporous materials)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。介孔碳材料具有巨大的比表面积(可高达2500m²/g)和孔体积(可高达2.25cm3/g)，在催化剂载体、储氢材料、电极材料等方面得到了重要应用。但制备介孔碳材料的方法普遍繁琐，操作难度大，不利于工业生产。同时为了进一步改善介孔孔碳材料在这些方面的应用，通常将杂原子(例如N、B或S等)或含杂原子的基团(氨基、硝基或磺酸基等)掺杂到多孔碳材料的表面或结构中，使多孔碳材料的各方面的性能得到改进和提高。但传统的简单浸渍的方法所制备出来的催化剂容易产生颗粒凝聚、催化活性物质流失等不利结果，且催化剂催化活性和催化选择性较低，无法满足催化条件需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氮掺杂介孔碳负载铂催化剂。本发明提供的氮掺杂介孔碳负载铂催化剂具有催化活性和催化选择性高的特点，在硝基类化合物加氢反应中具有优异的催化效果；本发明还提供了一种步骤简单、易于操作的氮掺杂介孔碳负载铂催化剂的制备方法；本发明还提供了一种氮掺杂介孔碳负载铂催化剂的应用。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮掺杂介孔碳负载铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将镁源溶液与氮源混合后依次进行蒸发和发泡处理，得到发泡体；

将所述发泡体依次进行粉碎和煅烧，得到煅烧料；

将所述煅烧料依次进行酸洗、水洗和干燥，得到氮掺杂多孔碳材料；

将所述氮掺杂多孔碳材料依次进行Pt负载和还原处理，得到所述氮掺杂介孔碳负载铂催化剂。

优选的，所述镁源溶液中的镁源为柠檬酸镁和/或葡萄糖酸镁；所述镁源溶液的浓度为2～10mol/L。

优选的，所述氮源为尿素或三聚氰胺；所述镁源溶液中的镁源与氮源的摩尔比为(2～10)：1。

优选的，所述蒸发的温度为60～90℃；所述发泡处理的温度为90～140℃，时间为4～6h。

优选的，所述煅烧的温度为600～800℃，时间为2～3h。

优选的，所述酸洗的温度为60～85℃，时间为6～8h；所述酸洗用酸洗液为盐酸；所述盐酸的浓度为2～3mol/L。

优选的，进行所述Pt负载时，氮掺杂多孔碳材料与Pt水溶液的质量比为3：(0.03～0.15)；所述Pt水溶液的质量浓度为2％。