[發明專利]金屬單原子催化劑的制備方法、金屬單原子催化劑和應用

有效

• 申請號: 202110258913.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112973759B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 趙青山;曹風亮;吳明鉑;倪萬鑫;李義文;李忠濤;寧匯
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J27/043;B01J27/14;B01J37/03;B01J37/32;B01J37/34;B01J37/00;B01J37/08;C07C209/32
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉建榮

1.一種金屬單原子催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（a）提供羥基化模板；

將羥基化模板、偶聯劑和溶劑A混合，使進行反應，分離，得到表面官能化的第一模板；

步驟（a）中，所述偶聯劑包括含氨基的硅烷偶聯劑、含巰基的硅烷偶聯劑或含磷酸基的硅烷偶聯劑中的任意一種或至少兩種的組合；

步驟（a）中，所述溶劑A包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、丙酮、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷、環己烷或水中的任意一種或至少兩種的組合；

步驟（a）中，所述羥基化模板、偶聯劑和溶劑A的質量比為（0.1-1）：（0.1-1）：（10-100）；

步驟（a）中，反應溫度為0-120℃，反應時間為4-24h；

步驟（a）中，所述羥基化模板的制備方法包括以下步驟：將模板、堿性試劑和溶劑C混合，分離，得到羥基化模板；

其中：所述模板包括金屬氧化物和/或金屬氫氧化物；

所述金屬氧化物包括氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦、氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅或氧化鋅中的任意一種或至少兩種的組合；

所述金屬氫氧化物包括氫氧化鐵、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鈦、氫氧化錳、氫氧化鈷、氫氧化鎳、氫氧化銅或氫氧化鋅中的任意一種或至少兩種的組合；

和/或，所述堿性試劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、氨基鉀、氨基鈉、氫化鈉或氫化鉀中的任意一種或至少兩種的組合；

和/或，所述溶劑C包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、丙酮、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷、環己烷或水中的任意一種或至少兩種的組合；

和/或，所述模板、堿性試劑和溶劑C的質量比為（0.1-1）：（0.1-10）：（10-100）；

（b）將第一模板、金屬前驅體和溶劑B混合，分離，得到表面負載有金屬前驅體的第二模板；

步驟（b）中，所述金屬前驅體包括錳鹽、鐵鹽、鈷鹽、鎳鹽、銅鹽、鋅鹽或鉻鹽中的任意一種或至少兩種的組合；

步驟（b）中，所述溶劑B包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、丙酮、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷、環己烷或水中的任意一種或至少兩種的組合；

步驟（b）中，所述第一模板、金屬前驅體和溶劑B的質量比為（1-5）：（0.1-1）：（10-100）；

步驟（b）中，混合溫度為0-80℃，混合時間為4-24h；

（c）將第二模板與碳源混合，于保護氣氛下煅燒，將得到的煅燒料去模板化，得到金屬單原子催化劑；其中，碳源的針入度為30-160/0.1mm；

步驟（c）中，所述碳源包括瀝青、減壓渣油、FCC油漿或甲醛樹脂中的任意一種或至少兩種的組合；

和/或，所述碳源包括瀝青，所述瀝青包括石油瀝青和/或煤瀝青；

步驟（c）中，第二模板和碳源的質量比為（0.1-1）：（0.1-1）；

步驟（c）中，煅燒溫度為600-1200 ℃，煅燒時間為6-24 h。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氨基的硅烷偶聯劑包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基二甲基甲氧基硅烷、乙二胺基甲基三乙氧基硅烷或3-2-(氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一種或至少兩種的組合；

和/或，所述含巰基的硅烷偶聯劑包括3-巰丙基(二甲氧基)甲硅烷、(3-巰丙基)三乙氧基硅烷、(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷中的任意一種或至少兩種的組合；

和/或，所述含磷酸基的硅烷偶聯劑包括磷酸三(三甲基硅基)酯。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（c）中，將第二模板、碳源與溶劑D混合后，分離，將分離得到的混合物于保護氣氛下煅燒；

步驟（c）中，溶劑D包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、丙酮、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷、環己烷或水中的任意一種或至少兩種的組合。