[發明專利]用于制備高度氮摻雜中孔碳復合材料的方法

有效

• 申請號: 201680006434.X
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN107454861B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 剛帕友;朱利亞諾·詹巴斯蒂亞尼;劉岳峰;烏斯塞努·巴;阮定蘭;簡-馬里奧·赫特;剛東越
• 申請（專利權）人: 斯特拉斯堡大學;國立科學研究中心;國家研究會議
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J32/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張英

本發明涉及旨在制備高度N摻雜的中孔碳宏觀復合材料的新方法，以及它們在許多工業相關的催化轉化中用作高效多相不含金屬的催化劑的用途。

優先權

本申請要求于2015年1月21日提交的歐洲專利申請號EP 15152038.4和臨時歐洲專利申請號EP15152039.2的優先權，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及新方法，其旨在制備高度氮摻雜的中孔碳宏觀復合材料(highlynitrogen-doped mesoporous carbon macroscopic composite)，以及它們在許多工業相關的催化轉化中用作高效多相不含金屬的催化劑(highly efficient heterogeneousmetal-free catalyst)的用途。

在本文件中，斜體和在括號()之間的數字是指在本文件的末尾給出的參考文獻清單。

背景技術

在從便宜的和易于得到的結構單元設計和制造的定制的無金屬催化結構的啟發下，重新思考基本的基于金屬的催化過程，是現代的和真正可持續的催化的具有挑戰性的事情。在過去十年中，氮摻雜的1D和2D碳納米材料(N-CNM)已經出現為有效的無金屬系統，其能夠有效促進大量的催化過程(1-5)。最近的研究已表明，在蜂窩碳結構中包括氮如何打破C_SP2網絡的電中性(6,7)以及產生帶電部位(charged site)，具有改善的試劑的吸附性能，其能夠促成多種催化轉化。在用于N-CNM合成的方法中，化學氣相沉積(CVD)仍然是最有效和廣泛使用的技術；其它方式如在不同氮源的存在下CNM的退火和含N的有機前體的直接碳化(3,8)構成有價值的和替代的合成路徑。與這些方法的可行性不一致，通常需要具有相對高毒性的氮前體，即雙氰胺(9)、三聚氰胺(10)、聚吡咯(11)、氨(12,13,14)，以及通常高的操作溫度，在烴和氫氣氛下，以得到最終的N摻雜材料。此外，這些合成方案的低效率通常導致使用的氮和碳前體的顯著損失，其要求出口氣態反應物的廣泛回收。此外，為獲得N-CNM所需要的苛刻的反應條件一般負責許多廢棄副產物的生成以及負責增長的工藝成本。最后但并非最不重要的，許多氮前體是相對毒性的化合物，其經常需要針對它們的適當的處理和加工的具體預防措施。對于CNM的N裝飾的替代方式，如納米碳側壁和和尖端的溫和的化學官能化，最近已獲得興趣，作為理想范式，用于獲得關于N-官能團的作用以及在特異性催化轉化中它們的化學環境的作用的新的見解。盡管其顯著的催化性能，但這些材料具有多種限制：從高溫敏感性(這使得它們僅非常適合低溫或中溫催化過程)到嚴重的合成限制(即，起因于它們的粉質紋理的棘手的放大程序和困難的材料處理)。

因此，仍然需要克服本領域已知的主要缺點以及設計出更直接和環保的用于制備高度N摻雜的基于碳的材料的合成方法。尤其是，實現用于各種宏觀載體(macroscopicsupport)的“高度柔性的”涂層，從而允許得到各種各樣的復合材料以用作有效的無金屬和環境友好的多相催化劑，仍然是解決許多與工業有關的催化轉化的具有挑戰性的目標。

定義