本發(fā)明屬于催化，具體地涉及一種氮化碳催化劑及其制備方法和應用。

背景技術：

1、二氧化碳和生物質作為重要的可再生碳資源，其利用和轉化對推動綠色低碳發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。甘油被認為是一種很有前途的低成本生物質，將甘油轉化為其他高值化學品是拓展生物柴油產業(yè)鏈的重要途徑。碳酸二甲酯（dmc）是重要的co2下游產品，被認為是一種綠色的羰基化試劑。

2、甘油碳酸酯（gc）是重要的甘油衍生物，具有無毒、易生物降解、水溶、易燃和低蒸發(fā)速率等特性，可以作為一種綠色的化工原料。甘油碳酸酯可以由甘油和不同的羰基源合成，因此有不同的合成路徑。甘油與碳酸二甲酯反應制備甘油碳酸酯，副產甲醇可與co2進一步反應生成dmc，具有較高的原子經(jīng)濟性。將生物質甘油與dmc反應制備gc是非常具有發(fā)展前景的負碳技術路線，因此具有重要的研究價值。

3、目前主要研究的催化劑包括單金屬氧化物、復合金屬氧化物、水滑石、雙金屬氫氧化物、鋁酸鹽、堿/堿金屬基雜化納米復合材料及其他復合材料。涉及k、na、ca、ba、mg、al、cu、zn等多種堿金屬、堿土金屬和過渡金屬。堿性復合金屬氧化物催化劑的效率最高，但由于活性組分流失和晶相的轉變，造成催化劑的不穩(wěn)定。其次，由于催化劑的活性位點單一，導致dmc/甘油的摩爾比例在3-5之間才能達到最佳的反應效果。針對這些問題，亟待開發(fā)一種適用于生產甘油碳酸酯的高效、穩(wěn)定的非金屬基催化劑。

4、石墨相氮化碳（g-c3n4）是一種獨特的2d層狀非金屬材料，其主體單元為通過n原子橋聯(lián)的三均三嗪，這些橋聯(lián)的n原子可以作為路易斯堿參與催化反應。此外，在g-c3n4的類石墨層邊緣還存在著大量的脂肪胺物種（未縮聚的伯胺、仲胺）。這些堿性位的存在使g-c3n4成為了一種極具潛力的固體堿催化劑。但g-c3n4表面的堿性位點并不豐富，因此需對g-c3n4的結構和表面性質進行協(xié)同調控，增加氮化碳表面的活性位點數(shù)，開發(fā)出應用于甘油轉化制備甘油碳酸酯的高效氮化碳基非金屬催化劑。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個目的是提供一種氮化碳催化劑的制備方法，包括如下步驟：

2、s1、將前體三聚氰胺和修飾劑聚天冬氨酸進行混合研磨；

3、s2、原料混合研磨后，于一定溫度下，空氣氣氛中焙燒，得到催化劑。

4、進一步的，所述三聚氰胺和聚天冬氨酸的質量比為3g:(1-6)?g。

5、進一步的，焙燒溫度為300-600℃，焙燒時間為30-360min。

6、本發(fā)明還提供了所述氮化碳催化劑在以甘油和碳酸二甲酯為原料制備甘油碳酸酯反應中的應用。

7、進一步的，最佳的反應條件為：反應溫度為80-150℃；反應時間為2-24小時。

8、進一步的，催化劑的添加量限定為每0.04mol的甘油對應(0.04-1.5)g催化劑；甘油與碳酸二甲酯的摩爾比為1:1-1:5。

9、本發(fā)明的有益技術效果如下：

10、本發(fā)明提供了一種反應溫和，高效、穩(wěn)定性好，可再生的用于甘油酯交換制備甘油碳酸酯的催化劑。

11、本發(fā)明的氮化碳基催化劑在無需添加任何溶劑的條件下，能夠高效催化甘油轉化制備甘油碳酸酯，甘油的最高轉化率高達97%，甘油碳酸酯的收率高達86%以上。反應過程條件溫和、環(huán)境友好，適用于目前的工業(yè)化要求，具有廣闊的應用前景。

技術特征：

1.一種氮化碳催化劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的氮化碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述三聚氰胺和聚天冬氨酸的質量比為3g:(1-6)?g。

3.根據(jù)權利要求1所述的氮化碳催化劑的制備方法，其特征在于：焙燒溫度為300-600℃，焙燒時間為30-360min。

4.一種如權利要求1-3中任一項制備方法制備的氮化碳催化劑在以甘油和碳酸二甲酯為原料制備甘油碳酸酯反應中的應用。

5.根據(jù)權利要求4所述的氮化碳催化劑在以甘油和碳酸二甲酯為原料制備甘油碳酸酯反應中的應用，其特征在于：反應溫度為80-150℃；反應時間為2-24小時。

6.根據(jù)權利要求4所述的氮化碳催化劑在以甘油和碳酸二甲酯為原料制備甘油碳酸酯反應中的應用，其特征在于：催化劑的添加量限定為每0.04mol的甘油對應(0.04-1.5)g催化劑；甘油與碳酸二甲酯的摩爾比為1:1-1:5。

技術總結
本發(fā)明屬于催化技術領域，具體地涉及一種氮化碳催化劑及其制備方法和應用，包括如下步驟：S1、將前體三聚氰胺和修飾劑聚天冬氨酸進行混合研磨；S2、原料混合研磨后，于一定溫度下，空氣氣氛中焙燒，得到催化劑。本發(fā)明的氮化碳基催化劑在無需添加任何溶劑的條件下，能夠高效催化甘油轉化制備甘油碳酸酯，甘油的最高轉化率高達97%，甘油碳酸酯的收率高達86%以上。

技術研發(fā)人員：王煙霞,王志剛,王敏,劉偉,趙江山,孫領民,郭騰飛,李玉景,郭志浩,張妍,姚凱悅
受保護的技術使用者：德州學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2