[發明專利]一種負載雙金屬碳硅復合催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910293923.3
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109967115B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 喻寧亞;張夢麗
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C07C45/38;C07C47/54
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀;寧岡

一種負載雙金屬碳硅復合催化劑及其制備方法與應用，所述負載雙金屬碳硅復合催化劑的制備方法包括以下步驟：（1）稻殼破碎；（2）稻殼酸處理；（3）稻殼熱解碳化；（4）官能化；（5）載金屬。本發明基于綠色化學的理念，利用了生物質資源稻殼作為催化劑載體的原料，原料易得、廉價，制備過程不涉及高溫高壓，反應條件溫和，對設備要求低，極大降低了能耗；催化劑制備過程綠色環保、成本低廉且能重復利用；（2）制備的負載雙金屬碳硅復合催化劑應用于苯甲醇無溶劑選擇性氧化催化反應時不涉及其他有機溶劑使用，綠色無污染；催化劑易回收、可重復使用、催化活性高。

技術領域

本發明涉及一種碳硅復合催化劑及其制備方法與應用，具體涉及一種負載雙金屬碳硅復合催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

稻殼是一種廉價的農業殘留物，由20%的灰分、38%的纖維素、22%的木質素、18%的戊糖和2%的其他有機成分組成，其年產量高達1.4億噸，通常被燃燒或者丟棄。礦物燃料的生產和消費以及農業和工業活動等人類活動導致溫室氣體在大氣中的濃度增加?；剂系亩倘焙湍茉吹沫h境問題已經造成了開發清潔可再生能源的緊迫性。因此，許多國家都提出了減少二氧化碳排放和化石能源消耗的計劃。生物質是最有前途的能源載體之一，在環境友好的能源利用中發揮著重要作用。因此，利用稻殼制備高附加值產品，例如可回收的催化劑具有非常重要的意義。

然而，目前碳源局限于非綠色經濟的酚醛樹脂及其衍生物、瀝青、多胺等；在組裝方式上也僅限于結構導向劑與碳源、硅源間的協同組裝。

CN 104415765A公開了一種Ru-Ni雙金屬基有序介孔碳催化劑的制備方法，以CTAB為模版、TEOS為硅源、8-羥基喹啉修飾的殼聚糖為碳源、鎳鹽及釕鹽為金屬前體，在堿性條件下，在乙醇-水介質中，室溫反應后水熱處理得到金屬殼聚糖配合物均勻分散的立方介觀復合物；然后直接高溫碳化以移除模板、碳化殼聚糖及還原Ru、Ni金屬離子，最后移除二氧化硅原位獲得有序介孔碳負載的Ru-Ni雙金屬納米催化劑。該方法中以CTAB為模版、TEOS為硅源、8-羥基喹啉修飾的殼聚糖為碳源，不能重復利用，屬于不可再生資源，需要耗費大量有機溶劑，不符合綠色化學的理念，且工藝復雜，儀器設備要求高，成本較高。

CN 106362739A公開了一種介孔碳-二氧化硅復合體負載納米金催化劑及其制備方法，該催化劑具有有序的二維六方介觀結構，比表面積為400～900m²/g，孔徑為3.0～7.0nm，金納米粒子的百分含量為1～5wt％，粒徑為2～10nm；制備時，將表面活性劑溶于有機溶劑中，制得溶液A；將硅源加入到酸溶液中，經預水解，制得溶液B；將溶液A與溶液B混合，攪拌均勻，再加入碳源，將有機溶劑揮發，得固體中間物，后進行低溫熱固反應，反應結束后，經酸性溶液回流萃取，除去表面活性劑，制得載體前驅體；將載體前驅體與金源混合，經高溫煅燒，經碳化、還原，即可。該方法中碳硅來源成本較高，工藝復雜，需要經過高溫煅燒，能耗較高，不利于環境保護。

苯甲醛因其在香料、醫藥、化妝品、染料和農化工業中的應用而成為最有價值的芳香醛之一。在商業上，它主要通過甲苯氯化/水解工藝生產，同時會產生大量有毒的酸性廢物，并且會導致設備腐蝕以及昂貴的分離過程。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種原料易得、廉價。制備過程綠色環保、成本低廉且能重復利用的負載雙金屬碳硅復合催化劑及其制備方法與應用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種負載雙金屬碳硅復合催化劑的制備方法，按照以下方法制備而成：

（1）稻殼破碎：稻殼水洗除雜，干燥，破碎，過篩，得稻殼粉末；

（2）稻殼酸處理：在稻殼粉末中加入鹽酸溶液，置于反應器中進行回流，所得產物水洗，干燥，得經酸處理的稻殼粉末；

（3）稻殼熱解碳化：將經酸處理的稻殼粉末置于石英管中，放入管式爐進行熱解碳化，得碳硅復合載體；