一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种温和的C、N掺杂改性γ‑AlOOH载体的制备方法及其应用。制备方法包括：取γ‑AlOOH载体分散于水中，并加入碳源和氮源，搅拌混合后加热搅拌12‑16h，使水分蒸干，然后将所得固体研磨，使碳源和氮源分散；之后将固体进行气相水热反应，反应完成后将产物洗涤并干燥，得到的灰色固体即为所述C、N掺杂改性γ‑AlOOH载体。本方法原料廉价，掺杂方式温和简单，负载型催化剂制备过程中无需额外的还原剂和封端剂，符合绿色环保的理念，且掺杂后加氢效率可达11.18g/L。

【技术实现步骤摘要】
一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法及其应用
本专利技术属于催化剂载体和催化剂的制备
，具体涉及一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法及其应用。
技术介绍
H2O2的合成方法有酸解过氧化物法、电解法、异丙醇法、蒽醌法和氢氧直接合成法等。目前国内普遍采用蒽醌法，在固定床中采用钯催化剂制备H2O2。作为蒽醌法制备技术的核心，催化剂起着至关重要的作用。γ-Al2O3具有廉价易得、孔径可调、机械性能较高和水热稳定性较好等优点，因而成为工业上常用的催化剂载体。但γ-Al2O3的表面酸度强，使其与贵金属之间有很强的相互作用力，而强相互作用力将使贵金属团聚，进一步造成催化剂失活(J.Oh,T.W.Kim,K.Jeong,J.H.Park,Y.-W.Suh.Enhancedactivityandstabilityofacarbon-coatedalumina-supportedPdcatalystinthedehydrogenationofaliquidorganichydrogencarrier,Perhydro2-(n-methylbenzyl)Pyridine[J].ChemCatChem,10(2018)3892-3900)。因此，改善载体和贵金属之间的相互作用力，提高催化剂的活性和稳定性具有重要意义。碳也是工业上加氢常用的载体，具有较高的表面积，可以提供活性更多的催化位点；另外，其低表面酸度降低了贵金属与载体之间的斥力(Y.Zhu,F.Wang,M.Fan,Q.Zhu,Z.Dong.UltrafinePdnanoparticlesimmobilizedonN-dopedhollowcarbonnanosphereswithsuperiorcatalyticperformancefortheselectiveoxidationof5-hydroxymethylfurfuralandhydrogenationofnitroarenes[J].JournalofColloidandInterfaceScience553(2019)588-597)。但其微孔结构限制了反应中分子的质量转移，且活性相的锚固位点不足导致金属纳米颗粒在碳表面上的分散不均匀，使活性碳的应用受到限制。制备C和γ-Al2O3的复合材料则可以兼顾这两种载体的优点。CN109225351A公布了一种碳纳米管/氧化铝的复合材料，将AlOOH溶胶、γ-Al2O3和羧化的碳纳米管干燥后在350-600℃下焙烧，获得碳纳米管/氧化铝的复合材料，并应用于加氢领域。但该方法采用的原料过于复杂，且高温焙烧能耗较高，不适合工业化的大规模生产。Zhang等人(MingZhang,BinGao.Removalofarsenic,methyleneblue,andphosphatebybiochar/AlOOHnanocomposite[J].ChemicalEngineeringJournal,226(2013):286-292.)将杨木和氯化铝混合后在600℃的N2气氛下焙烧，制得生物碳/AlOOH复合材料。但该方法需要保护气，且涉及到高温焙烧，对设备的要求也较高。Rajeev等人(RKumar,MEhsan,M.A.Barakat.Synthesisandcharacterizationofcarbon/AlOOHcompositeforadsorptionofchromium(VI)fromsyntheticwastewater[J].JournalofIndustrialandEngineeringChemistry20(2014):4202-4206.)先通过高温焙烧海枣的方式制得碳，然后将碳加入到硝酸铝溶液中，通过碳酸氢钠与铝离子共沉淀的方式制备碳/AlOOH材料。其问题在于碳酸氢钠的消耗量大，且增加了需要额外处理的碱性碳酸氢钠。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述方法制得的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体。本专利技术的再一目的在于提供上述C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的应用，该载体可用于制备蒽醌加氢制H2O2用催化剂。本专利技术还提供了一种蒽醌加氢制H2O2用催化剂。催化剂的制备过程原料廉价，操作简单，且在蒽醌加氢反应中表现出较高的催化活性(11.18g/L)。本专利技术的目的通过以下的技术方案来实现：一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法，包括以下步骤：取γ-AlOOH载体分散于水中，并加入碳源和氮源，搅拌混合后加热12-16h，使水分蒸干；然后将所得固体研磨，使碳源和氮源分散；之后将固体进行气相水热反应，反应完成后将产物洗涤并干燥，得到的灰色固体即为所述的C、N掺杂改性的γ-AlOOH载体，记为CCB。进一步的，所述γ-AlOOH载体可参照现有技术制备得到，例如CN110652957A，也可通过以下步骤制备：将铝源和沉淀剂加入到水中，然后，将该溶液转移至反应釜中，进行水热反应；反应完成后将水热产物冷却后分离，将获得的沉淀洗涤并干燥，得到的γ-AlOOH载体记为B。所得的γ-AlOOH载体为质地蓬松的白色的粉体；所述的铝源为十八水硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)，所述的沉淀剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述的十八水硫酸铝、N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为3.33g：4.62mL；所述水热反应的温度为180℃，时间为3h；所述洗涤是指依次用去离子水和无水乙醇洗涤，所述干燥是指在60℃下真空干燥12h。进一步的，所述的碳源为蔗糖，所述的氮源为尿素；所述碳源的加入量为0.05-0.2质量份，氮源的加入量为0.1-0.3质量份，γ-AlOOH载体的加入量为1质量份。进一步的，所述加热是指在60℃的环境下处理12-16h。进一步的，所述气相水热是指固体转移到反应容器中，然后将反应容器放入内衬聚四氟乙烯反应釜的底部，在反应容器和聚四氟乙烯内衬中间加入水，然后在180℃下反应6h。进一步的，所述洗涤是指用去离子水和无水乙醇交替洗涤，所述干燥是指在60℃下真空干燥8h。本专利技术所述C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的比表面积为186.1-242.2m2/g、孔容为0.38-0.64cm3/g、平均孔径为6.1-11.8nm。所述C、N掺杂改性γ-AlOOH载体中C的质量含量为1.41-5.93％，N的含量为0.23-1.47％。所述C、N掺杂改性γ-AlOOH载体可用于制备蒽醌加氢制H2O2用催化剂。本专利技术还提供了一种蒽醌加氢制H2O2用催化剂，其制备步骤如下：将一定量的氯化钯和氯化钠加入到乙二醇中，超声分散后，加入上述方法制得的CCB(C、N掺杂改性γ-AlOOH)，将混合物加热、搅拌一段时间，然后将所得的固体洗涤并干燥，所得的灰色固体即为所述蒽醌加氢制H2O2用催化剂，记为Pd-CC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n取γ-AlOOH载体分散于水中，并加入碳源和氮源，搅拌混合后加热搅拌12-16h，使水分蒸干，然后将所得固体研磨，使碳源和氮源分散；之后将固体进行气相水热反应，反应完成后将产物洗涤并干燥，得到的灰色固体即为所述C、N掺杂改性γ-AlOOH载体。/n

【技术特征摘要】
1.一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
取γ-AlOOH载体分散于水中，并加入碳源和氮源，搅拌混合后加热搅拌12-16h，使水分蒸干，然后将所得固体研磨，使碳源和氮源分散；之后将固体进行气相水热反应，反应完成后将产物洗涤并干燥，得到的灰色固体即为所述C、N掺杂改性γ-AlOOH载体。


2.根据权利要求1所述的一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法，其特征在于，所述γ-AlOOH载体通过如下步骤制备：将铝源和沉淀剂加入到水中，然后将该溶液转移至反应釜中，进行水热反应；反应完成后将水热产物冷却后分离，将获得的沉淀洗涤并干燥，得到γ-AlOOH载体；所述铝源为十八水硫酸铝，所述沉淀剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述十八水硫酸铝、N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为3.33g：4.62mL；所述水热反应的温度为180℃，时间为3h。


3.根据权利要求1所述的一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法，其特征在于，所述碳源为蔗糖，所述氮源为尿素；所述碳源的加入量为0.05-0.2质量份，氮源的加入量为0.1-0.3质量份，γ-AlOOH载体的加入量为1质量份。


4.根据权利要求1所述的一种温和的C、N掺杂改性γ-AlOOH载体的制备方法，其特征在于，所述加热过夜是指在60℃环境12-16h。


5.根据权利要求1所述的一种温和的C、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡卫权，周金鹏，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44