[發明專利]一種負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110455092.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113198506A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李陽;賀宏偉;張鳳寶;范曉彬;彭文朝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;C07D207/448;C07D207/456
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 薄華宇

1.一種負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑，其特征是，由摻氮多孔碳和單原子鐵組成，單原子鐵分布在摻氮多孔碳表面和內部。

2.根據權利要求1所述的負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑，其特征是，含有1.03-1.51wt％的單原子鐵。

3.一種負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

S1、將氧化鎂粉末在氮氣中以10℃每分鐘升溫速率至45℃，然后煅燒1h，得到多孔氧化鎂模板；

S2、將9.7g1-丁基-3-甲基咪唑溴化物和24.7g六水合三氯化鐵溶解于100mL無水乙醇中,在室溫下經過12h的攪拌后，通過旋蒸除去無水乙醇并在80℃下干燥12h得到前驅體溶液；

S3、將前驅體溶液置于管式爐中，并在氮氣保護下以5℃/min升溫速率加熱至750℃，然后煅燒1h，得到包含鐵物質和單原子鐵催化劑的復合材料；

S4、將復合材料至于濃鹽酸中攪拌12h，過濾得到固體，再干燥12h，得到負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑。

4.根據權利要求3所述的負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑的制備方法，其特征是，步驟S2還包括，在前驅體溶液中加入0.5-2g多孔氧化鎂，并將前驅體溶液在常溫下攪拌12h。

5.一種采用負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑來催化胺類化合物的選擇性氧化反應的方法，其特征是，包括以下步驟：

D1、將負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑與胺類化合物在溶劑中混合均勻；其中，所述負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑與所述胺類化合物的質量比為1:6.7–13.4，所述負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑與溶劑的質量比為(0.0046–0.009):1；

D2、氧氣或空氣氣氛下在加熱攪拌的條件下，進行胺類的選擇性氧化反應。

6.根據權利要求5所述的采用負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑來催化胺類化合物的選擇性氧化反應的方法，其特征是，所述溶劑為對二甲苯或乙腈。

7.根據權利要求5所述的采用負載單原子鐵的氮摻雜多孔碳催化劑來催化胺類化合物的選擇性氧化反應的方法，其特征是，反應溫度為80℃至120℃，反應時間為4小時。