[發明專利]一種氮摻雜碳材料負載鈷催化劑及其制備方法和在N-雜環化合物催化氧化中的應用

有效

• 申請號: 201811646582.5
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109529907B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張澤會;李尋;劉冰;池泉
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C07D215/06;C07D215/14;C07D215/48;C07D215/18;C07D215/26
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 余曉雪;王敏鋒

1.一種氮摻雜碳材料負載鈷催化劑，由以下方法制備而成：

(1)首先將六亞甲基四胺、P123、三聚氰胺和2,4-二羥基苯甲酸溶于H₂O中，然后向其中逐滴加入1,6-己二胺，攪拌均勻后轉移到水熱釜中，密封水熱釜后在110-150℃下水熱反應2-6h，冷卻至室溫后過濾、洗滌、干燥，得到氮摻雜碳材料載體；

(2)將步驟(1)得到的載體分散在加有六水合硝酸鈷的氨水溶液中，在40-60℃下持續攪拌4-8h，然后過濾，收集濾餅、洗滌、干燥，得到聚合物凝膠前體；

(3)將上述步驟(2)中得到的聚合物凝膠前體在氫氣氛圍中、400-800℃下還原，冷卻后用氧氣鈍化，得到氮摻雜碳材料負載鈷催化劑；

所述六亞甲基四胺、P123、三聚氰胺、2,4-二羥基苯甲酸、1,6-己二胺與六水合硝酸鈷的加入量比為(1-3)g:5g:(0.5-2.0)g:(3-5)g:(1-10)mL:(0.1-1.0)g；

步驟(3)中所述氧氣鈍化過程為用氧氣體積百分比為10％的氧氣和氮氣混合氣鈍化2h；

步驟(3)中所述還原過程為：在通氫氣的管式爐中以2℃/min升溫到400℃，保溫2-4h，然后繼續以1℃/min升溫到500-800℃，保溫1-3h。

2.根據權利要求1中所述的催化劑，其特征在于：所述六亞甲基四胺、P123、三聚氰胺、2,4-二羥基苯甲酸、1,6-己二胺與六水合硝酸鈷的加入量比為(1.5-2.0)g:5g:(1.0-1.5)g:(3.5-4.0)g:(1.0-1.5)mL:(0.1-0.5)g。

3.根據權利要求1或2所述的催化劑，其特征在于：步驟(2)中所述氨水溶液為濃度28.0-30.0wt％的氨水與3-4倍其體積水混合得到的溶液。

4.權利要求1-3中任一項所述的氮摻雜碳材料負載鈷催化劑在催化氧化N-雜環化合物制備喹啉類化合物中的應用。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，所述應用包括如下步驟：

將催化劑、溶劑和N-雜環類化合物按照用量比(10-40)mg:(10-30)mL:1mmol的比例加入到反應容器中，密封反應容器后充入1bar-15bar氧氣，在攪拌、110-170℃下反應1-16h，得到喹啉類化合物。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，所述溶劑為水、甲醇、乙腈、四氫呋喃、甲苯和己烷中的至少一種。

7.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，所述的N-雜環類化合物為1,2,3,4-四氫喹啉、3-甲基-1,2,3,4-四氫喹啉、4-甲基-1,2,3,4-四氫喹啉、2-甲基-1,2,3,4-四氫喹啉、1,2,3,4-四氫-6-甲基喹啉、1,2,3,4-四氫-8-甲基喹啉、1,2,3,4-四氫-6-甲氧基喹啉、1,2,3,4-四氫喹啉-6-甲酸甲酯、6-氯-1,2,3,4-四氫喹啉、7-硝基-1,2,3,4-四氫喹啉、7-三氟甲基-1,2,3,4-四氫喹啉和8-羥基-1,2,3,4-四氫喹啉中的任意一種。