[发明专利]一种碳负载Co-Mo2

说明书

本发明公开一种碳负载Co‑Mosubgt;2/subgt;C异质结催化剂的制备方法及其催化糠醛转化的应用。本发明利用强碱修饰蛋白‑金属离子前驱体，通过在惰性气氛下煅烧得到碳负载Co‑Mosubgt;2/subgt;C异质结催化剂。本发明涉及的制备策略可调控碳化钼不同物相的形成，前驱体中的强碱可以诱导Mosubgt;2/subgt;C物相的形成，前驱体不加碱则形成MoC的物相。本发明所得碳负载Co‑Mosubgt;2/subgt;C异质结催化剂具有比表面积大和氢解离能力好的特点，并且能够特定吸附糠醛及其中间体，可实现糠醛高效转化。本发明具有原料廉价、制备方法简单、生产成本低和循环性能好的优点，并且催化条件温和，易于推广使用。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，特别是涉及碳负载Co-Mo₂C异质结催化剂的制备方法及其催化糠醛转化的应用。

背景技术

糠醛是由木糖水解脱水而得的半纤维素，以糠醛为原料直接或间接合成的化学品有1600多种，产品涉及树脂、日化、医药等诸多领域，特别是糠醇、2-甲基呋喃和呋喃的应用极为广泛。开发高效糠醛转化到特定产品的催化剂一直是研究热点。

目前常用的糠醛转化方法主要有气相加氢法和液相加氢法，工业上多使用气相加氢，反应一般在温度200℃以上，压力3MPa以上的条件下进行，且催化剂金属易流失造成环境污染。而液相加氢反应条件温和，产物与催化剂易分离，且可以减少重金属污染较大催化剂的使用，基于这些优点，糠醛液相加氢成了研究的主流方向。

在糠醛转化体系中，已有大量的文献和专利报道了贵金属(铂，钯，钌)催化剂，贵金属催化剂虽然加氢活性高，但成本高，选择性也不易控制；非贵金属(钴，铜，镍)催化剂由于其廉价易得使其有工业化的潜力，但非贵金属存在活性低，反应条件苛刻，选择性难以控制等问题。因此，开发和制备高性能的非贵金属催化剂成为亟待解决的问题。Lee等使用ZIF-67衍生的碳基催化剂用于糠醛转化(Journal of Catalysis 2020,392:302-312)，虽然活性有了很大提高，但对目标产品呋喃的选择性很低(23.6％)，且催化剂制备成本高。公开号为CN114367289A的中国专利文献公开了一种铜基双金属合金催化剂的制备方法，包括1、SiO₂电沉积液的制备，2、铜钴双金属合金电沉积液的制备，3、铜钴双金属合金催化剂的制备。此催化剂虽然获得了高反应活性，但制备过程复杂，开发成本高。

综上，从绿色和可持续化学的角度，亟需开发一种高效，低成本的非贵金属催化剂催化糠醛转化。

发明内容

针对糠醛转化体系存在的非贵金属存在活性低，反应条件苛刻，选择性难以控制以及贵金属制备成本高，选择性也不易控制等技术问题，本发明提供一种碳负载Co-Mo₂C异质结催化剂的制备方法，所得催化剂用于催化糠醛转化，能够显著提升转化率和选择性，成本低廉、反应高效、绿色可持续。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种碳负载Co-Mo₂C异质结催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钼盐或者钴盐和钼盐的混合物溶于去离子水，得金属盐溶液；

(2)将步骤(1)所得金属盐溶液添加到蛋白溶液中，得混合液；

(3)向步骤(2)所得混合液中滴加强碱溶液，干燥，得混合粉末前驱体，强碱在高温下能够诱导Mo2C物相的形成，前驱体中没有碱则会在高温下形成MoC的物相；

(4)将步骤(3)所得混合粉末前驱体置于惰性气氛进行煅烧，然后自然冷却，水洗，得到碳负载Co-Mo2C异质结催化剂。

由此，本发明利用强碱修饰蛋白-金属离子前驱体，通过在惰性气氛下煅烧得到碳负载Co-Mo₂C异质结催化剂，所得碳负载Co-Mo₂C异质结催化剂具有比表面积大和氢解离能力好的特点。