[发明专利]一种三元异质催化剂载体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三元异质催化剂载体及其制备方法和应用，属于材料制备和催化技术领域。本发明将价廉易得的钼源、铁源和糖类碳源经溶解、蒸干两步简单操作充分混合得到煅烧前驱体，采用惰性氛围一步煅烧法直接得到Fesubgt;3/subgt;Mosubgt;3/subgt;N@Fesubgt;3/subgt;Mosubgt;3/subgt;C三元异质载体。本发明的反应原料均为价格低廉，容易获得的大宗化学品；制备操作均为安全简单的常规基础操作，如溶解、搅拌、干燥、研磨、煅烧等，无高压反应操作；高温煅烧过程中采用惰性载气，无氢气和甲烷等易燃易爆气体，煅烧过程安全可靠。上述技术优势能够保证本发明实现安全、低成本、易操作和可重复的工业化生产，并将其应用于需要较高抗烧结稳定性和选择性的电催化和热催化领域中。

技术领域

本发明属于材料制备和催化技术领域，具体涉及一种三元异质催化剂载体及其制备方法和应用。

背景技术

多元金属化合物具有出色的催化活性已被广泛应用于催化领域，Fe₃Mo₃N@Fe₃Mo₃C作为多金属化合物中重要的一员，目前已作为金属负载的异质载体广泛应用于电催化和热催化等相关领域，其在催化过程能够显著提高催化剂的抗烧结稳定性和选择性。

现有的关于Fe₃Mo₃N@Fe₃Mo₃C合成方法主要有两种。一种以碳纳米管作为碳源，与金属盐和钼酸铵均匀混合，在惰性气氛煅烧得到Fe₃Mo₃N@Fe₃Mo₃C(如CN 109351359A)，该发明的局限在于碳纳米管不如多糖类化合物普遍，并且价格昂贵，其价格甚至超过所制备异质载体的价格，高昂的生产成本限制了其在工业化领域的应用。第二种是将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、壳聚糖的水溶液、FeCl₂、七钼酸铵充分混合后，在密封的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中水热处理，将水热处理后的产物在管式炉中H₂的流动氛围得到Fe₃Mo₃N@Fe₃Mo₃C(如Robust Fe₃Mo₃C Supported IrMn Clusters as Highly EfficientBifunctional Air Electrode for Metal–Air Battery)，该方法同样涉及到价格较为昂贵的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，并且制备过程需要先采用高温高压的水热反应，后采用氢气氛围煅烧，操作步骤复杂性，安全性较差，难以工业化生产应用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种三元异质催化剂载体及其制备方法和应用，成本低廉、操作简单，反应条件温和，安全无污染；作为催化剂载体使用时能够有效提高抗烧结稳定性和选择性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种三元异质催化剂载体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将摩尔比为(1～10)：1：(10～100)的铁源、钼源和糖类碳源溶于水中，搅拌蒸干后得到黑色固体前驱体；

步骤2：将步骤1得到的黑色固体前驱体在惰性载气氛围下进行高温煅烧，得到Fe₃Mo₃N@Fe₃Mo₃C三元异质催化剂载体。

优选地，步骤1中，水为去离子水。

优选地，步骤1中，铁源为亚硝酸铁、硫酸铁、氯化铁、氯化亚铁中的一种或多种。

优选地，步骤1中，钼源为钼酸铵、钼酸钠中的一种或多种。

优选地，步骤1中，糖类碳源为葡萄糖、麦芽糖或蔗糖。