[发明专利]一种碳负载核壳结构纳米金属催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种碳负载核壳结构纳米金属催化剂及其制备方法和应用。本发明采用含钴和镍的层状双金属氢氧化物与β-环糊精复合，利用β-环糊精高温下生成碳的还原性，高温下原位自还原复合物得到具有核壳结构的碳负载型金属催化剂，可表示为M/ZnO-Al2O3/C，其核是由纳米金属M(M为Co或Ni)构成，壳是由ZnO和少量无定形Al2O3组成，无定形碳为催化剂载体；该核壳结构纳米粒子的粒径分布为15～40nm，催化剂比表面积为150～350m2/g。将碳负载型金属催化剂应用于香茅醛加氢反应，显示出优良的活性，并对产物香茅醇有高的选择性。

主权项

一种碳负载核壳结构纳米金属催化剂的制备方法，具体步骤如下A．用去离子水配制(CH3COO)2M2+、(CH3COO)2Zn和Al(NO3)3的盐混合盐溶液，其中(CH3COO)2M2+、(CH3COO)2Zn和Al(NO3)3摩尔浓度比为0.5～4:0.5～4:1，且其中的CH3COO)2M2+摩尔浓度为0.01～0.1 mol/L；M2+代表Co2+或Ni2+中的一种；用去离子水配制与混合盐溶液等体积的NaOH和CH3COONa混合碱性溶液，其中NaOH摩尔浓度与金属离子摩尔浓度总和之比为1:0.5～2.5，CH3COONa摩尔浓度与Al(NO3)3摩尔浓度之比为1:0.5～2.5；B. 将上述混合盐溶液与混合碱溶液同时倒入高速旋转的全返混液膜反应器中，以3000～6000转/分钟的速度剧烈搅拌2～15分钟后；然后将悬浊液与去离子水以体积比1:1一起加入到聚四氟乙烯晶化反应器中，在120～180 ℃下晶化2～10小时，出料、离心过滤并洗涤多次使得洗出液显中性，得到MIIZnAl‑层状双金属氢氧化成物； C.将得到的MIIZnAl‑层状双金属氢氧化物和β‑环糊精分散于100 ml去离子水中,并使其中β‑环糊精的摩尔浓度与金属离子摩尔浓度总和之比为0.1～0.2,于80 ℃搅拌至水全部蒸发，得到MIIZnAl‑层状双金属氢氧化成物/β‑环糊精复合物；D.将复合物置于管式气氛炉中，在流量为60～100 mL/min的N2气氛下以2～10 ℃/min的速率升温至200～300 ℃，保温0.25～1小时，然后以 2～10 ℃/min的速率升温至500～700 ℃保温1～5小时后，自然冷却至室温，得到碳负载的核壳结构纳米金属催化剂。