[發明專利]一種氧摻雜氮化硼催化劑載體的制備方法

有效

• 申請號: 201710962733.7
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107694595B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 韓波;姜心蕊;蘇小路;王洪權;周成岡;夏開勝;高強;吳金平
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J32/00
• 代理公司: 42238 武漢知產時代知識產權代理有限公司
• 代理人: 付春霞<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種氧摻雜氮化硼催化劑載體的制備方法：將三聚氰胺燒結得到C₃N₄中間體；以硼酸為硼源和氧源，以C₃N₄為氮源，混合得到前驅物；前驅物在N₂氛圍下燒結，得到預處理材料；酸洗、過濾、水洗、干燥、研磨，燒結，即得到d?BN催化劑載體。本發明合成的d?BN新型催化劑載體具有優異的熱穩定性和化學穩定性，O摻雜在BN晶格以及C＝O基團中，部分替代了N位，從而增強了載體與金屬的相互作用，大大延長了催化劑的循環使用壽命。

技術領域

本發明涉及催化劑載體材料制備技術領域，尤其涉及一種氧摻雜氮化硼(d-BN)催化劑載體的制備方法。

背景技術

六方氮化硼(h-BN)是一種重要的硼族化合物，是六方晶系，其具有類似石墨的層狀結構，因此也常被稱為“白石墨”。單層的h-BN中B-N相互間隔排列為平面六角環狀結構，并且層內的B-N鍵以sp²雜化共價鍵的方式結合在一起，層與層之間則是以范德華力結合，所以h-BN每層的結構較為穩定，而層與層之間較易于剝離。由于h-BN具有獨特的結構，優異的機械強度，良好的熱穩定性，抗氧化、耐酸堿以及化學惰性，使其在催化、航空、陶瓷、光致發光等領域有著極大的發展前景。

2005年，Wu等人采用浸漬法制備了一系列的Pt-Sn負載的h-BN催化劑，對巴豆醛的選擇性加氫表現出良好的催化效果。此后，以BN為催化劑載體的研究與開發工作就呈現逐年上升的趨勢，已經成為催化領域的研究熱點之一。

h-BN作為催化劑載體，在實際的應用過程中，催化劑的循環穩定性往往較差，多次使用后催化活性明顯降低。最近，研究者利用理論模擬手段，證明了完美的h-BN與金屬之間的相互作用很弱，使得負載到h-BN載體表面的金屬顆粒非常容易脫落，從而導致了催化活性的降低。因此，如何增強金屬與h-BN之間的相互作用，提升金屬在h-BN載體表面的穩定性，是延長BN基催化劑的循環使用壽命的關鍵。

目前，提高BN基催化劑的循環穩定性的方法主要有表面修飾和表面改性等。其中，表面修飾是將多巴胺等具有高粘度的有機物附著在h-BN表面，然后使金屬粒子沉積在多巴胺上，利用金屬與多巴胺等有機物之間的強相互作用來提高金屬粒子在h-BN載體表面的穩定性。然而，這種采用有機物修飾h-BN的方法工藝較為復雜，不利于工業化大規模生產，限制了該方法的實際使用。表面改性方法則是使用強酸、強堿或強氧化性物質來活化h-BN，使其具有-OH或-COOH等官能團，利用這些官能團對金屬的強吸附作用來穩定金屬粒子，從而提升催化劑的循環穩定性。但是，這種方法的活化過程難以準確控制，且活化程度與h-BN基材本身的缺陷程度有較大關系，同樣不利工業生產。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種簡單易控的氧摻雜BN催化劑載體的制備方法，所制備的催化劑載體具有優異的熱穩定性和化學穩定性，載體中摻雜的氧原子能顯著增強載體與金屬的相互作用，大大提升了催化劑的循環穩定性。

本發明的實施例提供一種氧摻雜氮化硼催化劑載體的制備方法，包括以下步驟：

S1.將三聚氰胺燒結，自然冷卻，得到C₃N₄中間體；

S2.以硼酸為硼源和氧源，以步驟S1得到的C₃N₄為氮源，將二者機械混合均勻得到前驅物；

S3.將步驟S2得到的前驅物在N₂氛圍下燒結，自然冷卻，得到預處理材料；

S4.將步驟S3的預處理材料酸洗、過濾、水洗；

S5.將水洗得到的產物干燥，充分研磨；

S6.將步驟S5充分研磨后的產物燒結，自然冷卻，即得到d-BN催化劑載體。