[發(fā)明專利]一種含聚合物的生物質(zhì)木基催化劑的制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310523327.6
• 申請日: 2023-05-10
• 公開（公告）號: CN116516410A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛夏;徐夢依;秦毓辰;李瑞歌;李旭;王麗霞;王順
• 申請（專利權(quán)）人: 河南農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: C25B11/095
• 分類號: C25B11/095;C25B1/04;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳運贏知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44771
• 代理人: 王倩斐

本申請?zhí)峁┝艘环N含聚合物的生物質(zhì)木基催化劑的制備方法和應(yīng)用，涉及電化學催化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明選用低成本可持續(xù)再生的天然生物質(zhì)木質(zhì)材料做為基底，通過水熱反應(yīng)，在木材多級孔里生長出銅納米粒子，高溫燒制后形成炭化木（Cu?CW），并以此為基礎(chǔ)，在吡啶溶液中，以1,4?二乙炔基苯（DEB）為單體，交叉偶聯(lián)合成聚（1,4?二乙炔基苯）（PDEB）鏈，得到PDEB/Cu?CW催化劑，該催化劑在電催化水分解的析氧反應(yīng)得到應(yīng)用，木材特殊的結(jié)構(gòu)加速了催化劑之間電抗的擴散，提高了催化活性，豐富的孔道為聚合物提供了足夠的生長空間，炭化的木材不僅有利于碳納米鏈的形成，而且經(jīng)過高溫炭化后形成了特殊的導電結(jié)構(gòu)，此外，PDEB中三鍵的存在造成了樣品的富電子屬性，使其富含催化活性位點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學催化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種含聚合物的生物質(zhì)木基催化劑的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著即將到來的氣候變化，人口的持續(xù)增長，以及許多國家生活水平的快速提高，發(fā)展可持續(xù)的能源產(chǎn)生、儲存、運輸和利用技術(shù)，以實現(xiàn)碳中和，是目前能源化學研究人員最關(guān)鍵的任務(wù)之一，氧析出反應(yīng)（OER）在各種能量轉(zhuǎn)換和儲存系統(tǒng)中有很大的作用，因此，開發(fā)高效的OER官能團電催化劑至關(guān)重要；

大多數(shù)金屬基底電催化劑在金屬負載高的情況下都能提高活性和穩(wěn)定性，但金屬基底電催化劑存在金屬浸出情況，而金屬浸出導致了嚴重的金屬污染。

例如：中國發(fā)明專利：CN202110455092.2，所公開的“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(yīng)用”，其說明書公開：研究發(fā)現(xiàn)多種貴金屬、過渡金屬和碳材料對胺類的氧化偶聯(lián)反應(yīng)具有催化活性。但是，這些催化劑大多數(shù)存在原子利用率低、金屬浸出嚴重、成本昂貴、分離和回收困難、制備方法繁瑣和反應(yīng)條件苛刻等問題，嚴重限制了其實際應(yīng)用；

上述專利可以佐證現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

因此我們對此做出改進，提出一種含聚合物的生物質(zhì)木基催化劑的制備方法和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對目前存在的金屬基底電催化劑存在金屬浸出情況，而金屬浸出導致了嚴重的金屬污染的問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了含聚合物的生物質(zhì)木基催化劑的制備方法和應(yīng)用，以改善上述問題。

本申請具體是這樣的：

含聚合物的生物質(zhì)木基催化劑的制備方法，包括：

步驟一、通過水熱反應(yīng)，在生物質(zhì)木基中生長出金屬納米粒子，洗滌后放入溶解萘的溶液中進行抽氣，直至溶液抽干，然后進行冷凍干燥；

步驟二、經(jīng)管式爐高溫炭化，制備得到含銅的炭化木基底（Cu-CW）；

步驟三、將1,4-二乙炔苯（DEB）單體溶解在吡啶中，加入步驟二制備的含銅炭化木基底，進行加熱，然后洗滌干燥，即可得到PDEB/Cu-CW催化劑。

作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟一中的生物質(zhì)木基為巴沙木；

所述步驟一中的金屬納米粒子為銅。

本發(fā)明采用上述條件選用質(zhì)地致密不容易坍塌的大孔徑硬木巴沙木為基底，木材的多孔結(jié)構(gòu)提供了較大的比表面積，為銅和聚合物的生長提供了足夠的空間，選用銅納米粒子可以有效催化后續(xù)聚合物在木材孔徑內(nèi)生長的成功。

作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟一中的水熱反應(yīng)溫度為180℃，水熱反應(yīng)的時間為15h。

有益效果：本發(fā)明采用上述條件為銅納米粒子提供高溫高壓環(huán)境。

作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟一中的洗滌方法為：先用蒸餾水洗滌，然后再用丙酮洗滌；

所述步驟三中的洗滌方法為：依次用丙酮、二甲基甲酰胺（DMF）和無水乙醇洗滌。

本發(fā)明采用上述條件可以除去多余雜質(zhì)，有利于下一步進行。