[发明专利]一种负载型双金属氮化物催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种负载型双金属氮化物催化剂及其制备方法与应用，负载型双金属氮化物催化剂包括催化中心和载体，所述催化中心为贵金属与非贵金属金属颗粒，所述贵金属为Ru，非贵金属为Co，所述载体为甲壳素热解形成的氮杂碳多孔结构；Ru、Co金属颗粒均匀分布于载体表面与孔洞结构中并与载体紧密结合形成催化剂。催化剂以甲壳素作为载体碳源和氮源，热解形成氮杂碳多孔结构作为载体，贵金属与非贵金属金属协同作用增强催化活性；载体含氮配体可增强金属颗粒与载体间的相互作用，提高催化剂稳定性；可用于催化酚类加氢脱氧反应。

技术领域

本发明涉及酚类加氢脱氧催化剂，具体涉及一种负载型双金属氮化物催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着化石能源日益匮乏，出现众多新兴的可再生能源以替代化石能源。其中，生物质因其资源丰富，没有碳排放问题，可转化为燃料和化学品等优势而备受关注。木质素是生物质的三大组分之一，含量约占生物质总量的20%，可经热解、液化等技术转化为油、炭以及不凝气体，其中油相产物富含酚类化合物。通过加氢脱氧提质，酚类化合物可进一步制取环己醇类和环烷烃类化合物，作为重要的化工原料和燃料添加剂。

高效的催化剂是保证加氢脱氧效果的关键，催化剂一般由催化中心和载体组成。催化中心是决定催化效果的核心，贵金属，如Ru、Pt、Pd等，虽然有较好的加氢脱氧能力，但价格昂贵；非贵金属，如Co、Mo、Ni，价格适宜，但需在较苛刻的条件下催化反应。合适的载体也是保证加氢脱氧效果的重要因素，目前的催化剂大多以活性炭、金属氧化物和沸石等为载体，通过浸渍法或沉淀法与金属结合，相互作用弱，催化剂稳定性差。

CN105597806A公开了一种催化加氢脱氧的钴催化剂及其制备方法，所述钴催化剂以生物质材料为碳源，将钴盐与生物质混合，在氨气等活性氮源存在下，共热解制备。所述钴催化剂可用于催化含氧化合物（如丁香酚）的加氢脱氧反应。在此基础上，可将贵金属与非贵金属结合作为催化中心，并优选载体制备负载型双金属氮化物催化剂，以提高催化剂稳定性和催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型双金属氮化物催化剂及其制备方法与应用，以贵金属钌（Ru）与非贵金属钴（Co）结合作为催化中心，以甲壳素为氮源和载体碳源，热解形成多孔结构的氮杂碳（NC）为载体，通过共热解法制备形成负载型双金属氮化物催化剂RuCoN_x/NC，以提高催化剂稳定性和催化活性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种负载型双金属氮化物催化剂，包括催化中心和载体，所述催化中心为贵金属与非贵金属金属颗粒，所述贵金属为Ru，非贵金属为Co，所述载体为甲壳素热解形成的NC多孔结构；Ru、Co金属颗粒均匀分布于载体表面与孔洞结构中并与载体紧密结合。

优选的，所述催化中心Ru、Co金属颗粒的粒径范围为1.4~8.6 nm。

优选的，所述催化剂中Ru负载量为3.8~15.8 wt%，Co负载量为3.1~6.6 wt%。

优选的，所述催化剂中Ru负载量为 9.2 wt%，Co负载量为 5.3 wt%。

一种负载型双金属氮化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将甲壳素破碎研磨，分散于无水乙醇，形成甲壳素悬浮液。

步骤2：将可溶性钴盐和钌盐溶于去离子水中，缓慢加入步骤1所得甲壳素溶液中，混合均匀，得混合悬浮液。

步骤3：将步骤2所得混合悬浮液于60±5℃下加热至干燥，得固体粉末。

步骤4：将步骤3所得固体粉末在N₂环境下600~800℃保温2~4h，冷却至室温；再在H₂环境下600~800℃保温2~4h，冷却至室温，即得RuCoN_x/NC催化剂。