[發明專利]一種鈷催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010242556.7
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN113457680B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 諶春林;周振強;張建
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J35/00;B01J35/08;B01J37/34;C25B1/04;C25B3/05;C25B3/07;C25B3/23;C25B11/075
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 楊曉云

本發明公開了一種鈷催化劑及其制備方法，所述鈷催化劑包括載體和催化活性物質；載體為鈷基基底材料；催化活性物質生長于載體表面；催化活性物質的形貌為繡球花狀納米球。本發明催化劑為自源生長的整體式納米球催化劑，催化劑表面為納米片組裝而成的三維結構，比表面積高，能夠充分暴露催化活性位點，提升催化效率。與納米線狀催化劑相比，本發明催化劑具有更好的自支撐性，活性組分不易在應用過程中發生集聚和脫落，具有更長的使用壽命。

技術領域

本發明屬于化工催化技術領域，具體涉及一種鈷催化劑及其制備方法。

背景技術

貴金屬具有優異的催化性能，是催化領域中的明星。但諸如鈀、鉑、金、釕、銥等貴金屬可用儲量有限，而且價格高昂，因此大規模使用貴金屬進行工業催化并不是長久之計。面對上述問題，人們將目光聚焦到具有多種價態的過渡金屬的開發利用中。

鈷作為過渡金屬之一，本身具有一定的催化性能，相對于貴金屬儲量豐富、價格低廉。實用鈷基催化劑多為鈷的氧化物、硫化物和硼化物等，在某些反應中催化能力可與貴金屬媲美。

鈷基催化劑通常為負載型催化劑，使用過程中容易發生活性組分的脫落與流失，導致催化劑逐步失活，并引起產物分離純化困難，增加了催化反應整個過程的操作步驟和生產成本。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種鈷催化劑及其制備方法，催化活性物質生長于鈷基基底材料表面，提高了活性物質在載體上的結合力，可以延長催化劑使用壽命和降低活性組分流失。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明一方面，提出了一種鈷催化劑，所述鈷催化劑包括載體和催化活性物質；

載體為鈷基基底材料；

催化活性物質生長于載體表面；

催化活性物質的形貌為繡球花狀納米球。

可選地，催化活性材料以載體為鈷源、自源生長在載體表面。

可選地，鈷基基底材料選自鈷泡沫、鈷片、鈷箔、鈷絲中的至少一種。

可選地，納米球直徑為100～500nm。

可選地，納米球表面片層厚度為1～10nm。

可選地，催化活性物質為羥基氧化鈷。

本發明另一方面，提出了一種鈷催化劑的制備方法，所述方法至少包括：

S100、將載體和硫源在保護氣體氣氛中，加熱反應，得到前驅體；

S200、將前驅體在電解液中，電活化，得到所述鈷催化劑。

可選地，步驟S100為：

a、獲得作為硫源的干燥粉末；

b、將載體浸沒于洗液中，洗滌，干燥；

c、將干燥粉末與載體在保護氣體的氣氛中，加熱反應，得到前驅體。

具體地，步驟a為：將硫源在一定溫度下于一定流量的保護氣體的氣氛中干燥一定時間。

其中一定溫度是指20℃～40℃；

保護氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的至少一種；

保護氣體流量為：50mL/min～150mL/min；

優選地，將硫源在30℃下于100mL/min氮氣氣氛中干燥一定時間，去除所含水分。

本申請中，對于所選硫源的干燥時間沒有特殊限定。為了制備出性能優異的整體式繡球花狀羥基氧化鈷納米球催化劑，保證產品純度，較佳地，干燥時間為1h～5h。