[发明专利]一种木质素基有序介孔碳催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种木质素基有序介孔碳催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的木质素基有序介孔碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：将木质素、芳香酚和有机溶剂混合，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液与三嵌段共聚物的有机溶液混合，得到胶束；所述三嵌段共聚物为聚氧乙烯‑聚氧丙烯‑聚氧乙烯共聚物；将所述胶束与可溶性金属盐混合，得到金属‑有机混合液；将所述金属‑有机混合液与醛混合后，依次进行溶剂蒸发、交联处理和焙烧，得到所述木质素基有序介孔碳催化剂。测试结果表明，本发明提供的木质素基有序介孔碳催化剂在糠醛加氢反应中进行催化，糠醛转化率为70～92％，糠醇选择性为85～98％。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种木质素基有序介孔碳催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

有序介孔碳(OMCs)具有较大的比表面积、高度有序的孔道分布以及高的机械稳定性，在催化、吸附、分离、能量储存以及电化学等领域都具有广泛的应用。但目前的有序介孔碳在与传统的硅基介孔材料为硬模板的反向复制方法相比，利用嵌段共聚物和聚合物前驱体的诱导蒸发自组装的软模板法简便易行，已成为合成有序介孔碳材料有效方法。

经典的软模板法利用酚醛树脂与嵌段共聚物进行自组装，通过去除模板剂得到有序介孔碳材料，但这种方法完全采用有毒的苯酚和甲醛为前驱体，且制的的有序介孔碳无法高效实现将具有催化活性的金属活性位点封装在有序介孔碳内，催化剂催化活性低。因此，寻找具有可持续性并较低毒性的替代前驱体成为目前最重要的挑战之一；而且，如何同时将金属活性位点封装在有序介孔碳之内，提高有序介孔碳催化剂的催化活性是目前面临的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种木质素基有序介孔碳催化剂及其制备方法，本发明提供的制备方法低毒，且由本发明提供的制备方法得到的木质素基有序介孔碳催化剂具有催化活性高、对目标产物的选择性高以及催化性能稳定的特点；本发明还提供了一种木质素基有序介孔碳催化剂的应用。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种木质素基有序介孔碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将木质素、芳香酚和有机溶剂混合，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液与三嵌段共聚物的有机溶液混合，得到胶束；所述三嵌段共聚物为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物；

将所述胶束与可溶性金属盐混合，得到金属-有机混合液；

将所述金属-有机混合液与醛混合后，依次进行溶剂蒸发、交联处理和焙烧，得到所述木质素基有序介孔碳催化剂。

优选的，所述木质素和芳香酚的质量比为(1～4)：1。

优选的，所述木质素和芳香酚的总质量与三嵌段共聚物的质量之比为1：(0.5～3)。

优选的，所述可溶性金属盐为金属硝酸盐；所述金属硝酸盐为硝酸铜、硝酸镍和硝酸钴中的一种或多种。

优选的，所述醛为乙二醛和/或戊二醛。

优选的，所述三嵌段共聚物、醛和可溶性金属盐的质量比为1.7：(0.3～0.5)：(0～0.4)，所述可溶性金属盐不为0。

优选的，所述交联处理的温度为80～120℃，时间为12～36h。

优选的，所述焙烧的温度为500～900℃，时间为2～3h；所述焙烧在保护性气体气氛下进行。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的木质素基有序介孔碳催化剂，包括有序介孔碳和负载于所述有序介孔碳孔道内的金属。