[发明专利]一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法和应用

权利要求书

1.一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将胺基化木质素与过渡金属源均匀混合于溶剂中，超声分散后于120-180℃下进行水热反应，然后洗涤、离心、干燥后得到胺基化木质素-过渡金属配合物；

(2)将所述胺基化木质素-过渡金属配合物于600-800℃下进行炭化处理，然后经洗涤、干燥后制得木质素-金属复合物衍生的催化剂，所述催化剂为负载金属的原位氮掺杂碳催化材料。

2.根据权利要求1所述的一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述胺基化木质素的制备方法为：将木质素加入到极性溶剂中搅拌均匀，然后加入拔氢剂进行拔氢反应，再逐滴加入具有氨基保护基的卤化氨基酯类化合物，进行接枝反应，待所述接枝反应完全后加入醇类溶剂淬灭，离心，采用酸溶剂进行氨基保护基的脱除反应，冷冻干燥后得到胺基化木质素。

3.根据权利要求2所述的一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，所述木质素为碱木质素、有机木质素、磨木木质素、酶解木质素、蔗渣木质素中的至少一种；所述具有氨基保护基的卤化氨基酯类化合物为叔丁基氮(3-溴丙基)氨基甲酸酯；所述极性溶剂为四氢呋喃；所述拔氢剂为氢化钠；所述醇类溶剂为甲醇；所述酸溶剂为氯化氢的甲醇溶液，其中所述氯化氢含量为10-20wt％；

所述木质素在所述极性溶剂中的搅拌时间为0.5-1h；所述拔氢反应的反应温度为30-40℃、反应时间为0.5-1.5h；所述接枝反应是在75-85℃下进行冷凝回流10-15h；所述氨基保护基的脱除反应的反应时间为10-12h；所述冷冻干燥的温度为-45℃。

4.根据权利要求3所述的一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，所述木质素、所述极性溶剂、所述拔氢剂、所述具有氨基保护基的卤化氨基酯类化合物的用量比例为(1-2)g:(80-120)mL:(2.5-5)g:(8-15)mL。

5.根据权利要求3所述的一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，所述叔丁基氮(3-溴丙基)氨基甲酸酯的制备方法为：将3-溴丙胺氢溴酸盐和二碳酸二叔丁酯加入到二氯甲烷中，于0-10℃下搅拌均匀后，再缓慢滴入二氯甲烷和三乙胺的混合溶液，反应6-8h后用去离子水萃取2-3次，无水硫酸钠干燥，旋转蒸发得到叔丁基氮(3-溴丙基)氨基甲酸酯；其中所述3-溴丙胺氢溴酸盐、所述二碳酸二叔丁酯、所述二氯甲烷、所述三乙胺的用量比例是(8-12)g:(10-13)mL:(150-250)mL:(8-15)mL。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述过渡金属源为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍中的一种或多种；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和去离子水的混合液，所述N,N-二甲基甲酰胺、所述甲醇、所述去离子水的体积比为15:1:1。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述胺基化木质素、所述过渡金属源的质量比为1:(0.1-0.5)，所述胺基化木质素在所述溶剂中的用量比例为1g:(30-80)mL。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种木质素-金属复合物衍生的催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述水热反应的反应时间为12-24h；步骤(2)中所述炭化处理的反应时间为2-5h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法所制得的催化剂在电解水和燃料电池中的应用。