[發明專利]一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202211263208.3
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115652338A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 沈楨;胡征;吳強;王喜章;楊立軍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C25B1/27
• 分類號: C25B1/27;C25B11/065;C25B11/075
• 代理公司: 國浩律師(南京)事務所 32284
• 代理人: 譚縉

1.一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑，其特征在于，所述銅基催化劑由載體和活性組分組成，所述載體為碳基納米籠，所述活性組分為銅基納米顆粒；

所述碳基納米籠包括純的碳納米籠以及氮、硫、磷、硼、氧雜原子摻雜或共摻雜的碳納米籠中的一種；所述銅基納米顆粒被填充入碳基納米籠的內腔中。

2.根據權利要求1所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑，其特征在于，所述銅基催化劑中銅基納米顆粒負載量占銅基催化劑的質量百分數為10～70wt％，更優選為15～45％。

3.根據權利要求1或2所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑，其特征在于，所述銅基納米顆粒為Cu、Cu₂O、CuO中的一種或者多種混合物；所述銅基納米顆粒還可以為Cu、Cu₂O、CuO中的至少一種與鐵、鈷、鎳、錫、銻、釕、銠、銥、銀、鈀、鉑、金的氧化物、硫化物、磷化物中的至少一種的混合物；所述銅基納米顆粒還可以為Cu、Cu₂O、CuO中的至少一種與鐵、鈷、鎳、錫、銻、釕、銠、銥、銀、鈀、鉑、金中的至少一種的混合物；所述銅基納米顆粒還可以為Cu與鐵、鈷、鎳、錫、銻、釕、銠、銥、銀、鈀、鉑、金中的一種或多種的合金。

4.根據權利要求1所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑，其特征在于，碳基納米籠為碳納米籠和氮摻雜、氧氮共摻雜、硫氮共摻雜、磷氮共摻雜碳納米籠。

5.根據權利要求1所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑，其特征在于，所述碳基納米籠的比表面積優選為500～2500m²/g，更優選為1000～1500m²/g。

6.根據權利要求1所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑，其特征在于，所述氮、硫、磷、硼、氧雜原子摻雜或共摻雜的碳納米籠中氮、硼、氧、硫、磷元素摻雜量為0.1～15wt％，更優選4～8wt％。

7.一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟(1)：將碳基納米籠置于真空環境下，加入金屬鹽水溶液并攪拌，得到混合溶液；

步驟(2)：過濾步驟(1)中制備的混合溶液，經過冷凍干燥、水洗后，濾餅在特定氣氛下煅燒制得在碳基納米籠內腔填充有銅基納米顆粒的催化劑。

8.根據權利要求7所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑的制備方法，其特征在于，所述硝酸銅填充液的濃度優選為0.1～1mol/L；所述的煅燒溫度優選為150～350℃，煅燒時間為0.5～6小時；所述的特定氣氛為氧氣、氬氣、氫氬混合氣中的一種。

9.根據權利要求7所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中過濾方式為濾紙自然過濾。

10.根據權利要求7所述的一種硝酸鹽電還原制氨的銅基催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述金屬鹽為銅、鐵、鈷、鎳、錫、銻、釕、銠、銥、銀、鈀、鉑、金的水溶性鹽。