[發明專利]甲烷電氧化制醇的催化劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202210584745.1
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114774949A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張偉明;張辰;栗文龍;胡雪慧
• 申請（專利權）人: 上海盛劍環境系統科技股份有限公司
• 主分類號: C25B3/07
• 分類號: C25B3/07;C25B11/054;C25B11/065;C25B11/067;C25B11/091
• 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: 宋家會

1.一種甲烷電氧化制醇的催化劑，其特征在于，所述催化劑由還原氧化石墨烯和氧化鋅形成的水凝膠膜組成，所述氧化鋅分散于所述水凝膠膜的膜層中，在所述水凝膠膜的表面負載有氧化鋯和鎳。

2.根據權利要求1所述的催化劑，其特征在于，以質量分數計，在所述催化劑中所述還原氧化石墨烯和所述氧化鋅合計質量占比為60％-95％，所述氧化鋯和所述鎳合計質量占比為5％-40％；

優選地，還原氧化石墨烯和所述氧化鋅合計質量占比為75％-85％，所述氧化鋯和所述鎳合計質量占比為15％-25％；

優選地，所述氧化鋅和所述還原氧化石墨烯的質量比為1:(0.5-50)；更優選為4:3-3:4；

優選地，所述氧化鋯和所述鎳的質量比為1:(4-20)；更優選為1:(4-6)；

優選地，所述水凝膠膜經過毛細壓縮。

3.一種權利要求1或2中所述催化劑的制備方法，其特征在于，包括：

以還原氧化石墨烯分散液和氧化鋅膠體溶液為原料制備氧化鋅-還原氧化石墨烯水凝膠膜；

在所述氧化鋅-還原氧化石墨烯水凝膠膜上沉積氧化鋯和鎳。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述氧化鋅-還原氧化石墨烯水凝膠膜的制備過程包括：將所述還原氧化石墨烯分散液和所述氧化鋅膠體溶液混合，通過真空抽濾形成水凝膠膜；

優選地，采用混合纖維素酯微孔濾膜進行真空抽濾；

優選地，將形成的所述水凝膠膜從濾膜上剝離，進入水中以去除殘余雜質。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述還原氧化石墨烯分散液的制備過程包括：將氧化石墨烯分散液與氨水和水合肼混合均勻，在70℃-100℃的條件下反應0.5h-4h；

優選地，氧化石墨烯分散液的濃度為0.05mg/mL-0.5mg/mL，氨水為氨含量為25-28wt％的水溶液，水合肼為水合肼含量為80-90wt％的水溶液，氨水與所述氧化石墨烯分散液的體積比為1:(100-1000)，水合肼與所述氧化石墨烯分散液的體積比為1:(1000-10000)；

優選地，所述氧化石墨烯分散液的制備過程包括：將氧化石墨烯用水稀釋并進行超聲剝離之后，進行離心以去除未剝離部分，得到滿足濃度要求的氧化石墨烯分散液。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述氧化鋅膠體溶液的制備過程包括：將鋅鹽水溶液滴加至堿性沉淀劑水溶液中，在50℃-90℃的條件下反應0.5h-5h，冷卻并稀釋至0.05mg/mL-0.5mg/mL；

優選地，所述鋅鹽水溶液的濃度為1mM-10mM，反應中所采用的鋅鹽與堿性沉淀劑的質量比為1:(2-5)；

優選地，所述鋅鹽選自二水合乙酸鋅、六水合硝酸鋅、氯化鋅、乙酰丙酮鋅水合物和七水合硫酸鋅中的至少一種；

優選地，所述堿性沉淀劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的至少一種。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述氧化鋅-還原氧化石墨烯水凝膠膜上沉積氧化鋯和鎳之前，對所述氧化鋅-還原氧化石墨烯水凝膠膜進行毛細壓縮；

優選地，所述毛細壓縮的過程包括：將所述氧化鋅-還原氧化石墨烯水凝膠膜浸泡在水和N-甲基吡咯烷酮形成的混合溶液中8h-15h，取出之后在40℃-90℃的條件下真空干燥4h-20h以使膠膜壓縮，將壓縮之后的所述氧化鋅-還原氧化石墨烯水凝膠膜再次浸泡在水中；

優選地，水和N-甲基吡咯烷酮的體積比為(0-19):1；

更優選地，水和N-甲基吡咯烷酮的體積比為(2-3):1；

更優選地，真空干燥溫度為50℃-70℃，真空干燥時間為6h-10h。