[发明专利]一种含金属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

本发明公开了一种含金属原子纳米碳材料及制备方法和应用，该纳米碳材料含有0.5‑10重量％的O元素、0.1‑4重量％的N元素和1‑25重量％的金属元素，XPS中，由529.5‑530.8eV处的峰确定的O元素的含量与由XPS确定的O元素的总量的比值为0.02‑0.3，由531.0‑532.5eV处的峰确定的O元素的量与由532.6‑533.5eV处的峰确定的O元素的量的比值为0.3‑1，由398.5‑400.1eV范围内的峰确定的N元素的量与由XPS确定的N元素的总量的比值为0‑0.5，由403.5‑406.5eV范围内的峰确定的N元素的含量与由XPS确定的N元素的总量的比值为0.2‑1。本发明还提供了使用所述含金属原子纳米碳材料作为催化剂的烃脱氢反应方法，该方法能获得较高的原料转化率和产物选择性。

主权项

1.一种含金属原子纳米碳材料，该含金属原子纳米碳材料含有C元素、O元素、N元素和至少一种金属元素，以该含金属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0.5‑10重量％，所述金属元素的总量为1‑25重量％，N元素的含量为0.1‑4重量％，C元素的含量为61‑98.4重量％，该含金属原子纳米碳材料中，由X射线光电子能谱确定的氧元素的总含量为I_O^t，由X射线光电子能谱中529.5‑530.8eV范围内的峰确定的O元素的含量为I_O^m，I_O^m/I_O^t在0.02‑0.3的范围内；该含金属原子纳米碳材料中，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I_O^c，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I_O^e，I_O^c/I_O^e在0.3‑1的范围内；该含金属原子纳米碳材料中，由X射线光电子能谱确定该含金属原子纳米碳材料中的N元素的总量为I_N^t，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I_N^c，I_N^c/I_N^t在0‑0.5的范围内，由X射线光电子能谱中403.5‑406.5eV范围内的峰确定的N元素的含量为I_Nⁿ，I_Nⁿ/I_N^t在0.2‑1的范围内；该含金属原子纳米碳材料采用包括以下步骤的方法制备：将一种分散有原料纳米碳材料以及至少一种金属化合物的水分散液于密闭容器中进行反应，至少部分金属化合物中的金属元素为过渡金属元素，且至少部分金属化合物中的阴离子为NO₃^‑，反应过程中，所述水分散液的温度保持在80‑300℃的范围内。