[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2‑15重量％的O元素、0.1‑6重量％的金属元素以及79‑97.9重量％的碳元素，由XPS中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0.3‑1.5。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元素和至少一种金属元素，所述金属元素选自第IA族金属元素和第IIA族金属元素，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2‑15重量％，所述金属元素的总量为0.1‑6重量％，C元素的含量为79‑97.9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0.3‑1.5的范围内；所述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、至少一种过氧化物和至少一种碱性金属化合物的水分散液于密闭容器中进行反应，所述碱性金属化合物中的金属元素选自第IA族金属元素和第IIA族金属元素，反应过程中，所述水分散液的温度保持在80‑300℃的范围内，所述碱性金属化合物选自含所述金属元素的氢氧化物和含所述金属元素的碱性盐，所述过氧化物选自过氧化氢和式I所示的有机过氧化物，式I中，R₁和R₂各自选自H、C₄‑C₁₂的烷基、C₆‑C₁₂的芳基、C₇‑C₁₂的芳烷基以及且R₁和R₂不同时为H，R₃为C₄‑C₁₂的直链或支链烷基或者C₆‑C₁₂的芳基，原料纳米碳材料：过氧化物：碱性金属化合物的重量比在1：0.02‑20：0.01‑10的范围内，原料纳米碳材料：H₂O的重量比在1：2‑500的范围内，过氧化物：碱性金属化合物的摩尔比在1：0.01‑50的范围内。