[發明專利]一種木質素基有序介孔碳催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010567234.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111604051B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 漆新華;王曉琦;仇茉
• 申請（專利權）人: 農業農村部環境保護科研監測所
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J23/75;B01J23/755;B01J31/06;B01J21/18;B01J35/10;C07D307/44
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬云華

本發明屬于催化劑技術領域，特別涉及一種木質素基有序介孔碳催化劑及其制備方法和應用。本發明提供的木質素基有序介孔碳催化劑的制備方法，包括以下步驟：將木質素、芳香酚和有機溶劑混合，得到前驅體溶液；將所述前驅體溶液與三嵌段共聚物的有機溶液混合，得到膠束；所述三嵌段共聚物為聚氧乙烯?聚氧丙烯?聚氧乙烯共聚物；將所述膠束與可溶性金屬鹽混合，得到金屬?有機混合液；將所述金屬?有機混合液與醛混合后，依次進行溶劑蒸發、交聯處理和焙燒，得到所述木質素基有序介孔碳催化劑。測試結果表明，本發明提供的木質素基有序介孔碳催化劑在糠醛加氫反應中進行催化，糠醛轉化率為70～92％，糠醇選擇性為85～98％。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，特別涉及一種木質素基有序介孔碳催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

有序介孔碳(OMCs)具有較大的比表面積、高度有序的孔道分布以及高的機械穩定性，在催化、吸附、分離、能量儲存以及電化學等領域都具有廣泛的應用。但目前的有序介孔碳在與傳統的硅基介孔材料為硬模板的反向復制方法相比，利用嵌段共聚物和聚合物前驅體的誘導蒸發自組裝的軟模板法簡便易行，已成為合成有序介孔碳材料有效方法。

經典的軟模板法利用酚醛樹脂與嵌段共聚物進行自組裝，通過去除模板劑得到有序介孔碳材料，但這種方法完全采用有毒的苯酚和甲醛為前驅體，且制的的有序介孔碳無法高效實現將具有催化活性的金屬活性位點封裝在有序介孔碳內，催化劑催化活性低。因此，尋找具有可持續性并較低毒性的替代前驅體成為目前最重要的挑戰之一；而且，如何同時將金屬活性位點封裝在有序介孔碳之內，提高有序介孔碳催化劑的催化活性是目前面臨的難題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種木質素基有序介孔碳催化劑及其制備方法，本發明提供的制備方法低毒，且由本發明提供的制備方法得到的木質素基有序介孔碳催化劑具有催化活性高、對目標產物的選擇性高以及催化性能穩定的特點；本發明還提供了一種木質素基有序介孔碳催化劑的應用。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種木質素基有序介孔碳催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將木質素、芳香酚和有機溶劑混合，得到前驅體溶液；

將所述前驅體溶液與三嵌段共聚物的有機溶液混合，得到膠束；所述三嵌段共聚物為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物；

將所述膠束與可溶性金屬鹽混合，得到金屬-有機混合液；

將所述金屬-有機混合液與醛混合后，依次進行溶劑蒸發、交聯處理和焙燒，得到所述木質素基有序介孔碳催化劑。

優選的，所述木質素和芳香酚的質量比為(1～4)：1。

優選的，所述木質素和芳香酚的總質量與三嵌段共聚物的質量之比為1：(0.5～3)。

優選的，所述可溶性金屬鹽為金屬硝酸鹽；所述金屬硝酸鹽為硝酸銅、硝酸鎳和硝酸鈷中的一種或多種。

優選的，所述醛為乙二醛和/或戊二醛。

優選的，所述三嵌段共聚物、醛和可溶性金屬鹽的質量比為1.7：(0.3～0.5)：(0～0.4)，所述可溶性金屬鹽不為0。

優選的，所述交聯處理的溫度為80～120℃，時間為12～36h。

優選的，所述焙燒的溫度為500～900℃，時間為2～3h；所述焙燒在保護性氣體氣氛下進行。

本發明還提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的木質素基有序介孔碳催化劑，包括有序介孔碳和負載于所述有序介孔碳孔道內的金屬。