[發明專利]Co/3DNG催化劑制備及應用于催化氧化木質素及其β-O-4模型化合物方法

有效

• 申請號: 202110755586.2
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113385214B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 張佳利;郭守武
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/10;B01J37/32;C07C37/52;C07C39/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種Co/3DNG催化劑制備及應用于催化氧化木質素及其β?O?4模型化合物方法，通過將氧化石墨烯(GO)分散液與氨水混合并經水熱得到三維氮摻雜石墨烯(3DNG)后，將3DNG浸漬于Co鹽溶液中，再將浸漬產物冷凍干燥并高溫裂解制備得到Co/3DNG。本發明用于催化木質素及其β?O?4模型化合物氧化解聚，在不添加任何無機堿的條件下，該催化劑表現出了優異的催化活性和選擇性。

技術領域

本發明涉及的是催化劑制備和生物質轉化領域的技術，具體是一種利用水熱-浸漬-熱解法制備三維氮摻雜石墨烯負載鈷納米粒子(Co/3DNG)催化劑及其在木質素及其β-O-4模型化合物氧化轉化中的應用。

背景技術

木質素是自然界中儲量僅次于纖維素、且含有天然芳香環結構的生物質資源，可以通過氧化解聚得到多官能團的單體化合物，為有機化工和制藥工業提供官能化的單體和低聚物原料。多年來人們致力于通過選擇合適的催化劑，打斷β-O-4連接結構，從而實現木質素的高附加利用。現有的木質素及其β-O-4模型化合物催化氧化解聚中，非金屬鈷基催化劑具有成本低，資源豐富等優點，以及在堿性條件下相對較好的耐腐蝕性能，有望成為潛在的催化木質素氧化降解的催化劑之一。Luo等人(Luo H.,Wang L.,Li G.,et al.Nitrogen-doped carbon-modified cobalt-nanoparticle-catalyzed oxidative cleavage ofligninβ-O-4model compounds under mild Conditions[J].ACS Sustainable Chem.Eng，2018,6：14188-14196.)通過裂解負載于活性炭上的維生素B12制備得到氮摻雜碳材料負載Co納米粒子催化劑，該催化劑在添加無機堿K₂CO₃作為助劑的條件下，對β-O-4模型化合物(2-苯氧基-1-苯乙醇)的催化氧化表現出良好的催化活性，β-O-4模型化合物轉化率和產物苯酚產率為96％。然而，該在不添加K₂CO₃的條件下，β-O-4模型化合物轉化率和苯酚產率僅為19％。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的不足和缺點，提出一種Co/3DNG催化劑制備及應用于催化氧化木質素及其β-O-4模型化合物方法，在不添加任何無機堿的條件下進行木質素及其β-O-4模型化合物氧化解聚，表現出了優異的催化活性和選擇性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種Co/3DNG催化劑的制備方法，通過將氧化石墨烯(GO)分散液與氨水混合并經水熱得到三維氮摻雜石墨烯(3DNG)后，將3DNG浸漬于Co鹽溶液中，再將浸漬產物冷凍干燥并高溫裂解制備得到Co/3DNG。

所述的氧化石墨烯分散液濃度為2-5mg/mL，用量為20mL。

所述的氨水濃度為25-28％，氨水用量與氧化石墨烯比例為(0.5-2)mL:(40-100)mg。

所述的水熱，具體為：將GO分散液、氨水依次加熱水釜并充分攪拌，再將水熱釜轉移至烘箱，加熱至180℃并保溫12h后自然冷卻至室溫。

所述的水熱，優選在冷卻后將產物體系離心分離，并用去離子水洗滌至pH＝7。

所述的浸漬，具體為：將去離子水和無水乙醇依次加入鈷鹽中并充分攪拌，再將3DNG浸入溶液中靜置2-24h。

所述的浸漬，優選時間12-24h。

所述的浸漬，優選在靜置后將產物體系離心分離，并用去乙醇和離子水交替洗滌，優選為交替洗滌3次。

所述的去離子水和無水乙醇的體積比為1:0-1:7，優選為1:0-1:3。