[發明專利]碳基六方密堆積相鈷的納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011055652.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114425339B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 吳耿煌;榮峻峰;宗明生;謝婧新;于鵬;林偉國;紀洪波
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J21/18;B01J37/08;B82Y30/00;B82Y40/00;C10G2/00;C07C209/36;C07C211/46
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張福根;鄭特強

1.?一種碳基六方密堆積相鈷的納米復合材料，其特征在于，包括碳基質及負載于所述碳基質上的六方密堆積相鈷納米顆粒，其中，所述碳基質摻雜氫和氧，所述納米復合材料的C1s?X射線光電子能譜中，在287eV~290eV的結合能范圍存在譜峰；

所述納米復合材料的制備方法，包括步驟如下：

將鈷源、不含氮的有機羧酸和堿金屬鹽混合，制備前驅體；及

在惰性氣氛下，所述前驅體于350℃~500℃下進行熱解，得到所述納米復合材料。

2.根據權利要求1所述的納米復合材料，其特征在于，所述納米復合材料于2θ度數(°)表示的X射線衍射特征峰包括：41.62±0.10、44.55±0.20、47.46±0.10、75.92±0.16。

3.根據權利要求1所述的納米復合材料，其特征在于，以所述納米復合材料的總質量為基準，碳含量為15%~40%，氧含量為7%~24%，氫含量為1%~4%，鈷含量為40%~75%。

4.根據權利要求1所述的納米復合材料，其特征在于，所述六方密堆積相鈷納米顆粒的平均粒徑為15nm~100nm。

5.?一種權利要求1~4中任一項所述的納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：

將鈷源、不含氮的有機羧酸和堿金屬鹽混合，制備前驅體；及

在惰性氣氛下，所述前驅體于350℃~500℃下進行熱解，得到所述納米復合材料。

6.?根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述制備前驅體的步驟包括：

將所述鈷源、不含氮的有機羧酸和堿金屬鹽置于溶劑中加熱攪拌形成均相溶液后，除去所述溶劑得所述前驅體；或

將所述鈷源、不含氮的有機羧酸置于溶劑中加熱攪拌形成均相溶液，除去所述溶劑后的固體與所述堿金屬鹽混合得到所述前驅體。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述鈷源選自氫氧化鈷、碳酸鈷、堿式碳酸鈷和醋酸鈷中的一種或多種，所述不含氮的有機酸羧酸選自檸檬酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、琥珀酸、酒石酸、蘋果酸、葡萄糖酸和均苯三酸中的一種或多種。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述堿金屬鹽選自氯化鈉、氯化鉀、硫酸鉀、硫酸鈉、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或多種。

9.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述鈷源、所述有機羧酸中的羧基和所述堿金屬鹽的摩爾比為1:(2~8):(0.005~40)。

10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述溶劑選自水、醇類和N,N-二甲基甲酰胺中的一種或多種，所述加熱攪拌的溫度為30℃~150℃。

11.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述熱解包括：在惰性氣氛下，對所述前驅體加熱升溫至恒溫段，并在所述恒溫段保持恒溫；

其中，所述加熱升溫的速率為0.5℃/min~20℃/min，所述恒溫段的溫度為350℃~500℃，所述恒溫的時間為10min~600min。

12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述恒溫段的溫度為380℃~480℃。

13.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括采用水洗處理所述熱解后的產物。

14.根據權利要求1~4中任一項所述的納米復合材料作為催化劑在費托合成反應、催化加氫反應或電催化反應中的應用。

15.根據權利要求14中的應用，其特征在于，所述催化加氫反應中的反應底物為含有可還原性基團的有機物。

16.根據權利要求15中的應用，其特征在于，所述催化加氫反應中，所述催化劑與所述反應底物的質量比為1:0.1~500，反應溫度為30℃~250℃，氫氣壓力為0.5MPa~5MPa。