本發(fā)明屬于多孔炭材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種氮摻雜多級(jí)孔炭及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

活性炭因其具有較大的比表面積和發(fā)達(dá)的空隙，在工業(yè)生產(chǎn)中，主要被用作金屬納米顆粒的載體進(jìn)行化學(xué)品的合成。但是傳統(tǒng)的活性炭材料因其孔道主要是微孔，極大地限制反應(yīng)過(guò)程中的傳質(zhì)影響反應(yīng)效率；其微孔結(jié)構(gòu)還會(huì)導(dǎo)致負(fù)載的納米顆粒的利用效率下降，因?yàn)榇蠖鄶?shù)大于2nm的金屬顆粒主要暴露于載體外部，在劇烈的反應(yīng)條件下還會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚和流失；另外，結(jié)構(gòu)的非功能化導(dǎo)致其和負(fù)載的納米金屬結(jié)合力弱，導(dǎo)致催化劑的穩(wěn)定性差。因此急需可控，廉價(jià)地合成具有豐富孔道結(jié)構(gòu)的功能化的多級(jí)孔炭材料來(lái)解決傳統(tǒng)活性炭材料所面臨的問(wèn)題。

生物質(zhì)，因其可以由植物通過(guò)光合作用合成，大量而廣泛存在于自然界。作為迄今為止最多的可再生能源之一，生物質(zhì)目前的利用方法還主要集中于直接煅燒來(lái)獲取其熱量。這種方式不僅能量利用效率低下，同時(shí)直接煅燒所釋放的溫室氣體還會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，造成環(huán)境污染。因此，能夠?qū)⒆匀唤绱罅坷速M(fèi)在直接燃燒獲取能量的生物質(zhì)原料進(jìn)行綜合利用，顯得非常重要。方法之一就是開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單廉價(jià)的方法將其炭化，獲得可以取締傳統(tǒng)商業(yè)活性炭的新型功能化多孔炭材料。

傳統(tǒng)的生物質(zhì)合成炭材料的方法包括直接煅燒法、水熱合成法以及活化劑活化法。直接煅燒法得到的炭材料微孔較多，應(yīng)用受限；水熱法過(guò)程復(fù)雜，往往會(huì)涉及到各種昂貴的高分子模板的使用以及SiO₂等硬模板的使用，并且往往受到前驅(qū)物的極大限制。由于化學(xué)活化法對(duì)生物質(zhì)原料的刻蝕活化過(guò)程與活性炭的生產(chǎn)過(guò)程具有相似的工段操作，不需要進(jìn)行工藝的改進(jìn)，因此其再生成本相對(duì)較低，應(yīng)用也比較廣泛。

化學(xué)活化法中，原始生物質(zhì)的活化的成本以及得到的炭材料的性能主要依賴于活化劑和工藝的選擇。目前，工業(yè)上大多數(shù)采用水蒸氣活化，KOH和ZnCl₂等活化劑，水蒸氣活化要求的溫度比較高(≥1000℃)耗能比較大，而KOH和ZnCl₂對(duì)反應(yīng)設(shè)備的腐蝕較大，因此生產(chǎn)成本比較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種利用復(fù)合活化劑對(duì)原始生物質(zhì)進(jìn)行活化得到功能化的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的方法。該制備方法簡(jiǎn)單易操作，能夠直接利用自然界廣泛存在的原始生物質(zhì)，得到的炭材料具有豐富的多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)，被當(dāng)做功能化的催化劑載體能夠制備高性能的納米催化劑，極大地提升了原始生物質(zhì)的利用價(jià)值。

本發(fā)明公開(kāi)了一種氮摻雜多級(jí)孔炭的制備方法，包括：

以生物質(zhì)為原料，與復(fù)合活化劑混合后，加熱煅燒，煅燒產(chǎn)物與去離子水混合、靜置沉淀，過(guò)濾得到沉淀物，再經(jīng)后處理得到所述的氮摻雜多級(jí)孔炭；

所述的復(fù)合活化劑為碳酸氫鈉/含氮化合物，碳酸氫鈉與含氮化合物的質(zhì)量比為0.25～4:1；

所述的含氮化合物包括草酸銨、碳酸氫銨、碳酸銨、氯化銨、硝酸銨中的至少一種；

所述的生物質(zhì)與復(fù)合活化劑的質(zhì)量比為1:2～16。

本發(fā)明以生物質(zhì)為原料，采用由碳酸氫鈉和含氮化合物組成的復(fù)合活化劑進(jìn)行活化，簡(jiǎn)單廉價(jià)得到氮摻雜多級(jí)孔炭。碳酸氫鈉在煅燒過(guò)程中會(huì)先分解產(chǎn)生碳酸鈉，碳酸鈉在高溫下會(huì)和高溫炭化得到的炭材料進(jìn)行刻蝕，產(chǎn)生微孔和介孔；而含氮化合物能夠在煅燒過(guò)程中分解產(chǎn)生含氮分子，如氨氣，能夠和炭發(fā)生反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)氮摻雜。與此同時(shí)，碳酸氫鈉和含氮化合物在加熱過(guò)程中均會(huì)釋放氣體，從而形成很多大孔。因此，使用碳酸氫鈉和含氮化合物組成的復(fù)合活化劑能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)原始生物質(zhì)的良好活化，形成氮摻雜多級(jí)孔炭。

作為優(yōu)選，所述復(fù)合活化劑中碳酸氫鈉與含氮化合物的質(zhì)量比為0.5～2:1。含氮化合物在加熱過(guò)程中分解產(chǎn)生CO₂、CO、H₂O、NH₃等氣體，這些氣體能在高溫下活化炭材料，且其中的NH₃能夠摻雜實(shí)現(xiàn)炭材料的氮摻雜。但是由于產(chǎn)生的氣體會(huì)很快擴(kuò)散出去，因此其活化能力有限。摻雜的氮含量不會(huì)隨著含氮化合物的增加而顯著提高，因此兩組分合適的質(zhì)量比能在取得良好的活化和摻N條件下有效控制活化成本。

作為優(yōu)選，所述的生物質(zhì)與復(fù)合活化劑的質(zhì)量比為1:4～12。復(fù)合活化劑與生物質(zhì)的比例能有效地調(diào)控產(chǎn)物炭材料的比表面積及其收率。復(fù)合活化劑增多，比表面積會(huì)增加但是收率會(huì)降低，但是比表面積不會(huì)隨著復(fù)合活化劑的增加而線性增加。反之，復(fù)合活化劑減少，炭的收率會(huì)增加但是比表面積會(huì)降低。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的復(fù)合活化劑為碳酸氫鈉/草酸銨，碳酸氫鈉與草酸銨的質(zhì)量比為1:1；再優(yōu)選，生物質(zhì)與碳酸氫鈉/草酸銨的質(zhì)量比為1:6。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用上述條件制備的氮摻雜多級(jí)孔炭可以取得較大的比表面積(920m²/g)以及合適的多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)和炭收率(20％)。

作為優(yōu)選，所述的生物質(zhì)原料包括生物質(zhì)衍生物如纖維素、淀粉、甲殼素等以及原始生物質(zhì)如花生殼、麥稈、麻子、絲瓜干、苜蓿、螺旋藻、小球藻、木屑、椰殼、秸稈、核桃殼、茶葉、蓮蓬、竹粉、玉米芯、海帶等。

作為優(yōu)選，所述加熱煅燒的溫度為600～1000℃，保溫時(shí)間為1～360min；進(jìn)一步優(yōu)選，所述加熱煅燒的升溫速率為1～20℃/min。再優(yōu)選，所述的加熱煅燒過(guò)程，以10℃/min的升溫速率升溫至800℃，并保溫1h。

作為優(yōu)選，所述的后處理包括洗滌、干燥。進(jìn)一步優(yōu)選，所述干燥的溫度為40～120℃。

本發(fā)明還公開(kāi)了根據(jù)上述的方法制備的氮摻雜多級(jí)孔炭，該炭材料具有發(fā)達(dá)的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，氮摻雜功能化結(jié)構(gòu)。因此，可以將其作為催化劑載體用于多種催化加氫反應(yīng)中。

作為優(yōu)選，所述的加氫反應(yīng)為苯酚選擇性加氫制備環(huán)己酮的反應(yīng)，以上述方法制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體，以Pd為活性組分。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述活性組分Pd的負(fù)載量為1wt％，加氫反應(yīng)的溫度為80～120℃，氫氣壓力為0.05～0.2MPa。

作為優(yōu)選，所述的加氫反應(yīng)為肉桂醛加氫制備肉桂醇的反應(yīng)，以上述方法制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體，以Pt為活性組分。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述活性組分Pt的負(fù)載量為5wt％，加氫反應(yīng)的溫度為60～80℃，氫氣壓力為1～5MPa。

作為優(yōu)選，所述的加氫反應(yīng)為甲苯加氫制備甲基環(huán)己烷的反應(yīng)，以上述方法制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體，以Ru為活性組分。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述活性組分Ru的負(fù)載量為5wt％，加氫反應(yīng)的溫度為90～110℃，氫氣壓力為1～3MPa。

作為優(yōu)選，所述的加氫反應(yīng)為苯甲酸加氫制備環(huán)己基甲酸的反應(yīng)，以上述方法制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體，以Rh或Ir為活性組分。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述活性組分Rh的負(fù)載量為1wt％，加氫反應(yīng)的溫度為50～60℃，氫氣壓力為0.5～2MPa。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述活性組分的Ir負(fù)載量為5wt％，加氫反應(yīng)的溫度為80～90℃，氫氣壓力為0.05～0.2MPa。

作為優(yōu)選，所述的加氫反應(yīng)為香草醛羰基加氫-脫氧反應(yīng)，以上述方法制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體，以Ni為活性組分。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述活性組分Ni的負(fù)載量為10wt％，加氫反應(yīng)的溫度為110～130℃，氫氣壓力為1～5MPa。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明以生物質(zhì)衍生物或者原始生物質(zhì)為原料，利用特殊的復(fù)合活化劑，實(shí)現(xiàn)了一步法制備得到氮摻雜的多級(jí)孔炭，并且碳酸氫鈉與草酸銨的合用效果最好；

(2)本發(fā)明中含氮化合物一方面可以作為氮源，用于氮摻雜多級(jí)孔炭的制備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)炭材料的一步氮摻雜功能化，簡(jiǎn)單實(shí)用；另一方面，也起到輔助碳酸氫鈉進(jìn)一步加強(qiáng)活化效果的作用，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相較于采用碳酸氫鈉作為單一活化劑，采用復(fù)合活化劑制備的氮摻雜的多級(jí)孔炭具有更高的比表面積；

(3)利用本發(fā)明中的方法制備的氮摻雜的多級(jí)孔炭可以作為優(yōu)良的功能化催化劑載體，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將其用于多種加氫反應(yīng)時(shí)，可以提高其負(fù)載的活性組分的穩(wěn)定性，減少流失，且有效避免了活性組分的團(tuán)聚，因此，其催化活性要明顯高于采用單一活化劑活化得到的炭材料負(fù)載的金屬催化劑；

綜上所述，該制備方法條件溫和，成本低廉，可持續(xù)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的掃描電鏡圖(SEM)；

圖2為實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的透射電鏡圖(TEM)；

圖3為實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的氮?dú)馕矫摳角€(曲線A)，并給出對(duì)比例1制備的炭材料的氮?dú)馕矫摳角€(曲線B)以及對(duì)比例2制備的炭材料的氮?dú)馕矫摳角€(曲線C)作為對(duì)比；

圖4為實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的孔徑分布曲線；

圖5為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料為載體，負(fù)載Pd后的透射電鏡圖(TEM)，及載體上Pd顆粒的粒徑分布；

圖6為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料為載體，負(fù)載Pt后的透射電鏡圖(TEM)，及載體上Pt顆粒的粒徑分布；

圖7為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料為載體，負(fù)載Ru后的透射電鏡圖(TEM)，及載體上Ru顆粒的粒徑分布；

圖8為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料為載體，負(fù)載Rh后的透射電鏡圖(TEM)，及載體上Rh顆粒的粒徑分布；

圖9為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料為載體，負(fù)載Ir后的透射電鏡圖(TEM)，及載體上Ir顆粒的粒徑分布；

圖10為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料為載體，負(fù)載Ni后的透射電鏡圖(TEM)，及載體上Ni顆粒的粒徑分布；

圖11為實(shí)施例2制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的掃描電鏡圖(SEM)。

具體實(shí)施方式

以下的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為全面的描述。

實(shí)施例1：以生物質(zhì)衍生物纖維素為原料

稱取4g纖維素、12g碳酸氫鈉和12g草酸銨，經(jīng)機(jī)械混合后轉(zhuǎn)移到30ml坩堝中，然后在氮?dú)鉅t中進(jìn)行煅燒。煅燒的步驟為：以10℃/min升溫到800℃，在800℃煅燒1h；然后自然降溫到室溫。煅燒后的產(chǎn)物經(jīng)研磨后與去離子水混合，靜置24h后進(jìn)行過(guò)濾，沉淀物再經(jīng)洗滌至中性，烘干得到所述的氮摻雜多級(jí)孔炭材料(NHPC)。

本實(shí)施例制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的掃描電鏡圖和透射電鏡圖如圖1、2所示：

觀察圖1可知，活化后的炭材料表面含有豐富的孔結(jié)構(gòu)，其中大孔可以明顯看到。

圖3給出本實(shí)施例制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的氮?dú)馕矫摳角€(曲線A)，并給出對(duì)比例1制備的炭材料(C-1)的氮?dú)馕矫摳角€(曲線B)以及對(duì)比例2制備的炭材料(C-2)的氮?dú)馕矫摳角€(曲線C)作為對(duì)比。圖4給出了本實(shí)施例制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的孔徑分布。觀察兩圖可知，本實(shí)施例制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料具有較大的比表面積，明顯高于另外兩個(gè)單一活化劑制備的多孔炭材料(詳見(jiàn)表1)。同時(shí)從孔徑分布可以看出制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料具有微孔和介孔。表明該復(fù)合活化劑能夠成功活化纖維素獲得高比表面積的多級(jí)孔炭材料。表2中列出了實(shí)施例1中利用復(fù)合活化劑活化原始生物質(zhì)制備得到的多級(jí)孔炭材料產(chǎn)物中的元素組成。

表1

表2

由表2可知，活化得到的產(chǎn)物中的含氮量為2.1％，實(shí)現(xiàn)了氮原子的摻雜。

對(duì)比例1

稱取4g纖維素和12g碳酸氫鈉，后續(xù)步驟與實(shí)施例1完全相同。

對(duì)比例2

稱取4g纖維素和12g草酸銨，后續(xù)步驟與實(shí)施例1完全相同。

應(yīng)用例1：以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體負(fù)載非貴金屬Pd用于苯酚選擇性加氫制備環(huán)己酮

將實(shí)施例1制備得到的氮摻雜多級(jí)孔炭(NHPC)利用沉積沉淀法和甲酸還原的方法，制備得到了Pd負(fù)載量為1wt％的催化劑。

圖5為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為催化劑載體負(fù)載Pd(5wt％)后的透射電鏡圖。由圖可知，Pd顆粒的平均粒徑為2.2nm。

將上述制備的催化劑用于苯酚選擇性加氫制備環(huán)己酮的反應(yīng)中，各原料用量、反應(yīng)條件及催化結(jié)果見(jiàn)表3。

表3

反應(yīng)條件：苯酚用量0.5mmol,Pd的用量相對(duì)于苯酚為5％mol，水溶劑2mL

^a該催化劑以對(duì)比例1制備的炭材料負(fù)載Pd得到

^b該催化劑以對(duì)比例2制備的炭材料負(fù)載Pd得到

^c該數(shù)據(jù)來(lái)源于報(bào)道過(guò)的文獻(xiàn)(ACS Catal.2013,3,2440-2448)數(shù)據(jù)

由表3可知，實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭能夠作為載體負(fù)載Pd催化苯酚選擇性加氫制備環(huán)己酮，且催化活性要高于單一活化劑活化得到的炭材料負(fù)載的Pd催化劑。同文獻(xiàn)中報(bào)道的氮摻雜多孔炭負(fù)載的Pd催化劑相比依然具有更優(yōu)異的催化效能。

應(yīng)用例2：以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體負(fù)載Pt用于肉桂醛加氫制備肉桂醇

將實(shí)施例1制備得到的氮摻雜多級(jí)孔炭(NHPC)利用超聲輔助浸漬和硼氫化鈉還原的方法，制備得到了Pt負(fù)載量為5wt％的催化劑。

圖6為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為催化劑載體負(fù)載Pt(5wt％)后的透射電鏡圖。由圖可知，Pt顆粒的平均粒徑為2.7nm。

將上述制備的催化劑用于肉桂醛加氫制備肉桂醇的反應(yīng)中，各原料用量、反應(yīng)條件及催化結(jié)果見(jiàn)表4。

表4

反應(yīng)條件：肉桂醛用量8mmol,乙醇溶劑20mL

^a該催化劑以對(duì)比例1制備的炭材料負(fù)載Pt得到

^b該催化劑以對(duì)比例2制備的炭材料負(fù)載Pt得到

^c該數(shù)據(jù)來(lái)源于道過(guò)的文獻(xiàn)(Chemical Physics Letters 463(2008)124-129)數(shù)據(jù)，其中肉桂醛用量2g,異丙醇溶劑100mL

由表4可知，實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭能夠作為載體負(fù)載Pt催化肉桂醛加氫制備肉桂醇，且催化活性和選擇性均要高于單一活化劑活化得到的炭材料負(fù)載的Pt催化劑。同文獻(xiàn)中報(bào)道的氮摻雜多孔炭負(fù)載的Pt催化劑相比依然具有更優(yōu)異的催化效能。

應(yīng)用例3：以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體負(fù)載Ru用于甲苯加氫制備甲基環(huán)己烷

將實(shí)施例1制備得到的氮摻雜多級(jí)孔炭(NHPC)利用超聲輔助浸漬和硼氫化鈉還原的方法，制備得到了Ru負(fù)載量為5wt％的催化劑。

圖7為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為催化劑載體負(fù)載Ru(5wt％)后的透射電鏡圖。由圖可知，Ru顆粒的平均粒徑為2.8nm。

將上述制備的催化劑用于甲苯加氫制備甲基環(huán)己烷的反應(yīng)中，各原料用量、反應(yīng)條件及催化結(jié)果見(jiàn)表5。

表5

反應(yīng)條件：甲苯用量94mmol,無(wú)溶劑連續(xù)通氫氣

^a該催化劑以對(duì)比例1制備的炭材料負(fù)載Ru得到

^b該催化劑以對(duì)比例2制備的炭材料負(fù)載Ru得到

由表5可知，實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭能夠作為載體負(fù)載Ru催化甲苯加氫制備甲基環(huán)己烷，且催化活性和選擇性均要高于單組份活化劑活化得到的炭材料負(fù)載的Ru催化劑。

應(yīng)用例4：以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體負(fù)載Rh用于苯甲酸加氫制備環(huán)己基甲酸

將實(shí)施例1制備得到的氮摻雜多級(jí)孔炭(NHPC)利用超聲輔助浸漬和硼氫化鈉還原的方法，制備得到了Rh負(fù)載量為1wt％的催化劑。

圖8為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為催化劑載體負(fù)載Rh(5wt％)后的透射電鏡圖。由圖可知，Rh顆粒的平均粒徑為3.3nm。

將上述制備的催化劑用于苯甲酸加氫制備環(huán)己基甲酸的反應(yīng)中，各原料用量、反應(yīng)條件及催化結(jié)果見(jiàn)表6。

表6

反應(yīng)條件：苯甲酸用量100mg,溶劑水5mL

^a該催化劑以對(duì)比例1制備的炭材料負(fù)載Rh得到

^b該催化劑以對(duì)比例2制備的炭材料負(fù)載Rh得到

由表6可知，實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭能夠作為載體負(fù)載Rh催化苯甲酸加氫制備環(huán)己基甲酸，且催化活性要高于單組份活化劑活化得到的炭材料負(fù)載的Rh催化劑，選擇性都能夠達(dá)到100％。

應(yīng)用例5：以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體負(fù)載Ir用于苯甲酸加氫制備環(huán)己基甲酸

將實(shí)施例1制備得到的氮摻雜多級(jí)孔炭(NHPC)利用浸漬法和氫氣還原的方法，制備得到了Ir負(fù)載量為5wt％的催化劑。

圖9為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為催化劑載體負(fù)載Ir(5wt％)后的透射電鏡圖。由圖可知，Ir顆粒的平均粒徑為1.0nm。

將上述制備的催化劑用于苯甲酸加氫制備環(huán)己基甲酸的反應(yīng)中，各原料用量、反應(yīng)條件及催化結(jié)果見(jiàn)表7。

表7

反應(yīng)條件：苯甲酸用量0.5mmol,溶劑水25mL

^a該催化劑以對(duì)比例1制備的炭材料負(fù)載Ir得到

^b該催化劑以對(duì)比例2制備的炭材料負(fù)載Ir得到

由表7可知，實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭能夠作為載體負(fù)載Ir催化苯甲酸加氫制備環(huán)己基甲酸，且催化活性要高于單組份活化劑活化得到的炭材料負(fù)載的Ru催化劑，選擇性都能夠達(dá)到100％。

應(yīng)用例6：以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為載體負(fù)載非貴金屬Ni用于香草醛羰基加氫脫氧

將實(shí)施例1制備得到的氮摻雜多級(jí)孔炭(NHPC)利用浸漬法和氫氣還原的方法，制備得到了Ni負(fù)載量為10wt％的催化劑。

圖10為以實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭為催化劑載體負(fù)載Ni(5wt％)后的透射電鏡圖。由圖可知，Ni顆粒的平均粒徑為6.5nm。

將上述制備的催化劑用于香草醛羰基加氫脫氧的反應(yīng)中，各原料用量、反應(yīng)條件及催化結(jié)果見(jiàn)表8。

表8

反應(yīng)條件：香草醛用量0.5mmol,溶劑乙酸乙酯2.5mL

^a該催化劑以對(duì)比例1制備的炭材料負(fù)載Ni得到

^b該催化劑以對(duì)比例2制備的炭材料負(fù)載Ni得到

由表8可知，實(shí)施例1制備的氮摻雜多級(jí)孔炭能夠作為載體負(fù)載Ni催化香草醛羰基加氫脫氧，且催化活性和選擇性均要高于單組份活化劑活化得到的炭材料負(fù)載的Ni催化劑。

實(shí)施例2：以原始生物質(zhì)花生殼為原料

稱取4g纖維素、12g碳酸氫鈉和12g草酸銨，經(jīng)機(jī)械混合后轉(zhuǎn)移到30ml坩堝中，然后在氮?dú)鉅t中進(jìn)行煅燒。煅燒的步驟為：以10℃/min升溫到800℃，在800℃煅燒1h；然后自然降溫到室溫。煅燒后的產(chǎn)物經(jīng)研磨后與去離子水混合，靜置24h后進(jìn)行過(guò)濾，沉淀物再經(jīng)洗滌至中性，烘干得到所述的氮摻雜多級(jí)孔炭材料。本實(shí)施例制備的氮摻雜多級(jí)孔炭材料的掃描電鏡圖如圖11所示。