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专利号: 2022117244281
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超声辅助制备富氧缺陷石墨烯封装金属镍催化剂的方法,其特征在于所述方法按照如下步骤进行:(1)称取一定量的镍盐和有机配体倒入醇和N,N‑二甲基甲酰胺混合溶剂中溶解,并在

10~60℃条件下,使用磁力搅拌器搅拌1~10小时使其充分混合均匀,得到混合溶液;所述的有机配体为对苯二甲酸、2‑氨基对苯二甲酸、4‑吡啶甲酸、吡咯‑2‑甲酸,乙二酸中的至少一种;

(2)将步骤(1)中所得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬中,随后密封至水热反应釜中,于120℃~200℃鼓风烘箱中水热2~15小时;水热结束后等水热反应釜降至室温后开釜,取聚四氟乙烯内衬中的溶液进行减压过滤,再使用醇和DMF对其充分洗涤,得到粉末状样品;

(3)将步骤(2)得到的粉末状样品放入真空干燥箱中进行真空干燥,干燥结束后得到粉末前驱体材料;

(4)将步骤(3)得到的前驱体材料于玛瑙研钵中研磨至无明显颗粒状,随后于惰性气条件下,以1~10℃/min升温速率,自室温升温至300~900℃焙烧2~10小时,然后降至室温,得到焙烧产物;

(5)利用0.5~3mol/L的盐酸或氢氟酸对焙烧产物进行酸洗2~12小时,随后对酸洗产物进行减压抽滤,产物在鼓风烘箱中进行干燥;

(6)取步骤(5)得到的干燥产物放入包括三颈烧瓶和球型冷凝管的超声回流装置中,加入浓度为1‑10wt%的HNO3溶液,同时将超声回流装置放置在20~40KHz的超声装置中,超声温度设置为20‑90℃,对催化剂进行超声回流处理1~8小时,随后对超声回流产物进行减压抽滤,产物在鼓风烘箱中进行干燥,得到富氧缺陷石墨烯封装金属镍催化剂,其中石墨烯壳层中氧缺陷ID/IG的值在1.17以上。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:制得的富氧缺陷石墨烯封装金属镍纳米粒子催化剂中石墨烯壳层中氧缺陷ID/IG=1.17~1.21。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,镍盐采用硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、硫酸镍和溴化镍的至少一种;所述的醇为甲醇和乙醇中的至少一种;所述镍盐中的镍与有机配体的摩尔比例为1:0.5~1:6;所述镍盐与混合溶剂的质量比为1:50~1:600;所述醇和N,N‑二甲基甲酰胺混合溶剂中醇和N,N‑二甲基甲酰胺的体积比为5:1。

4.如权利要求3所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述镍盐中的镍与有机配体的摩尔比例为1:1~1:3;所述镍盐与混合溶剂的质量比为1:100~1:400。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中,搅拌温度为25~50℃;搅拌时间为2~5小时。

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)中,水热温度为160~180℃;水热时间为8~12小时。

7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(4)中,焙烧升温速率为2~5℃/min;焙烧温度为400~600℃;焙烧时间为4~6小时。

8.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(5)中,所述盐酸或氢氟酸的浓度为1‑

2mol/L;酸洗时间为4‑6小时。

9.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(6)中,硝酸浓度为5~8wt%;超声回流温度为50‑80℃;超声回流处理时间为2~6小时。

10.根据权利要求1所述方法制得的富氧缺陷石墨烯封装金属镍催化剂在4‑硝基吲哚催化加氢合成4‑氨基吲哚的应用。

11.如权利要求10所述的应用,其特征在于所述应用过程为:在高压反应釜中进行液相催化加氢,溶剂采用去离子水、无水乙醇或甲醇;并且将富氧缺陷石墨烯封装金属镍催化剂与4‑硝基吲哚同时装料,密闭反应釜,用氢气置换高压反应釜中的空气,开启搅拌,在反应温度为80~140℃、氢气压力为2~4MPa的条件下进行4‑硝基吲哚催化加氢合成4‑氨基吲哚。