[发明专利]一种含杂原子纳米碳材料及其制备方法和应用以及一种烃脱氢反应方法

摘要

本发明提供了一种含杂原子纳米碳材料及其制备方法和应用，以该含杂原子纳米碳材料的总量为基准并以元素计，O的含量为1‑6重量％，N的含量为0‑2重量％，C的含量为92‑99重量％；XPS谱图中，由531.0‑532.5eV范围内的峰确定的O与由532.6‑533.5eV范围内的峰确定的O的比值为0.2‑0.8；由288.6‑288.8eV范围内的峰确定的C与由286.0‑286.2eV范围内的峰确定的C的比值为0.2‑1；由398.5‑400.1eV范围内的峰确定的N与N的总量的比值为0.7‑1。该含杂原子纳米碳材料在烃类物质的脱氢反应中显示出良好的催化性能，能明显提高原料转化率和目标产物选择性。

主权项

1.一种含杂原子纳米碳材料，该含杂原子纳米碳材料含有C元素、O元素以及可选的N元素，以该含杂原子纳米碳材料的总量为基准并以元素计，O元素的含量为1‑6重量％，N元素的含量为0‑2重量％，C元素的含量为92‑99重量％；该含杂原子纳米碳材料中，由X射线光电子能谱中531.0‑532.5eV范围内的峰确定的O元素的量为IOc，由X射线光电子能谱中532.6‑533.5eV范围内的峰确定的O元素的量为IOe，IOc/IOe在0.2‑0.8的范围内；所述含杂原子纳米碳材料中，由X射线光电子能谱中288.6‑288.8eV范围内的峰确定的C元素的量为ICc，由X射线光电子能谱中286.0‑286.2eV范围内的峰确定的C元素的量为ICe，ICc/ICe在0.2‑1的范围内；当所述含杂原子纳米碳材料中N元素的含量为0.1重量％以上时，由X射线光电子能谱确定该含杂原子纳米碳材料中的N元素的总量为INt，由X射线光电子能谱中398.5‑400.1eV范围内的峰确定的N元素的量为INc，INc/INt在0.7‑1的范围内；该含杂原子纳米碳材料的制备方法包括将一种分散有原料纳米碳材料的水分散液于密闭容器中进行反应，所述水分散液含或不含有机碱，所述有机碱为胺和/或季铵碱，反应过程中，所述水分散液的温度保持在80‑220℃的范围内，所述有机碱选自式I所示的化合物、式II所示的化合物、式III所示的化合物以及通式R12(NH2)2表示的物质，R12为C1‑C6的亚烷基或者C6‑C12的亚芳基，式I中，R1、R2、R3和R4各自为C1‑C20的烷基或者C6‑C12的芳基；式II中，R5、R6和R7各自为H、C1‑C6的烷基或者C6‑C12的芳基，且R5、R6和R7不同时为H；式III中，R8、R9和R10各自为‑R11OH、氢或者C1‑C6的烷基，且R8、R9和R10中的至少一个为‑R11OH，R11为C1‑C4的亚烷基。