一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法与流程

本发明涉及碳纳米管改性催化剂，具体涉及一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术的不断发展，金属催化剂在化学合成中得到广泛的应用。然而，金属催化剂自身也存在许多问题：1.毒性高，对环境和人体健康存在危害；2.稳定性差，容易在反应过程中被氧化或还原，导致催化活性降低；3.选择性差，由于反应路径多，常常导致副产物多，选择性低等问题。对此，研究发现引入载体可以增强金属催化剂的稳定性，提高催化效率和选择性。

2、载体不仅可以提高催化剂中金属纳米粒子的分散性，还可以通过载体上官能团与金属纳米粒子的相互作用，改变金属催化剂的空间构型，从而提高其催化活性，解决选择性差的问题。理想的载体通常具备一些特性，包括：1.合适的孔结构和较大的比表面积；2.良好的稳定性；3.优异的导电性。

3、碳纳米管具备独特的孔腔结构和较大的比较面积，优良的机械性能和化学稳定性以及良好的导电性能，因此被认为一种优异的载体材料。碳纳米管作为金属催化剂载体，可以良好的分散金属催化剂的活性组分，提高其反应活性和选择性。同时由于碳纳米管对许多反应物有很强的吸附作用，利于吸附-催化过程的进行。同样，碳纳米管也存在一些问题，由于碳纳米管表面呈现惰性，既不亲水也不亲油，在各类溶剂中很难溶解或分散，这极大的限制了碳纳米管在催化领域的应用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其能够增强碳纳米管和金属催化剂的相互作用，改性后的碳纳米管可以更好的负载金属催化剂，提高催化效率。

2、其技术方案是这样的：一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

3、（1）通过氧化法预处理碳纳米管：将待处理的碳纳米管转移到单口烧瓶中，加入氧化剂并超声一段时间，使碳纳米管在溶液中分散均匀；

4、（2）将步骤（1）中的单口烧瓶通过油浴加热回流并搅拌，待冷却至室温后，调节ph至6-7，将得到的碳纳米管抽滤烘干；

5、（3）将含氮有机物与步骤（2）中得到的碳纳米管混合研磨后，将混合物放置在瓷舟中，在管式炉中煅烧，得到枝接改性的碳纳米管；

6、（4）将金属催化剂溶解在有机溶剂中，加入步骤（3）中制备的改性碳纳米管，在一定温度下加热回流，得到的产物用去离子水清洗2-3次，抽滤后在80℃真空干燥箱中烘干12h，得到改性碳纳米管金属催化剂。

7、其进一步特征在于，步骤（1）中，氧化剂为浓硝酸、硫酸、高锰酸钾、双氧水、重铬酸钾的一种或几种的混合；

8、步骤（2）中，油浴温度为50-200℃，油浴时间为6-24h；

9、步骤（2）中，调节ph使用去离子水或者氨水溶液；

10、步骤（3）中，含氮有机物为含一个或多个吡咯环、萘啶环、吡啶环、三嗪环的含氮杂环有机物；

11、步骤（4）中，加热回流温度在100-150℃，回流时间在10-20h；

12、步骤（4）中，金属催化剂为有机金属配合物，配体为含一个或多个吡咯环、萘啶环、吡啶环、三嗪环的含氮杂环有机物。

13、步骤（4）中，有机溶剂为无水吡啶、n,n-二甲基甲酰胺、冰醋酸和n-甲基吡咯烷酮中的一种。

14、采用本发明后，采用枝接法改性碳纳米管，在不破坏其原本结构的情况下，制造更多锚定金属催化剂的位点，针对不同种类的金属催化剂可以灵活变通，选择性更广，让金属催化剂在碳纳米管表面均匀分布的同时，增强金属催化剂和碳纳米管的相互作用，这不仅可以增加金属催化剂的负载量，还可以促进两者之间的电子转移，达到更好的催化效果。

技术特征：

1.一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，氧化剂为浓硝酸、硫酸、高锰酸钾、双氧水、重铬酸钾的一种或几种的混合。

3.根据权利要求1所述的一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，油浴温度为50-200℃，油浴时间为6-24h。

4.根据权利要求1所述的一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，调节ph使用去离子水或者氨水溶液。

5.根据权利要求1所述的一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，含氮有机物为含一个或多个吡咯环、萘啶环、吡啶环、三嗪环的含氮杂环有机物。

6.根据权利要求1所述的一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，加热回流温度在100-150℃，回流时间在10-20h。

7.根据权利要求1所述的一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，金属催化剂为有机金属配合物，配体为含一个或多个吡咯环、萘啶环、吡啶环、三嗪环的含氮杂环有机物。

8.根据权利要求1所述的一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，有机溶剂为无水吡啶、n,n-二甲基甲酰胺、冰醋酸和n-甲基吡咯烷酮中的一种。

技术总结
本发明涉及碳纳米管改性催化剂技术领域，具体涉及一种改性碳纳米管金属催化剂的制备方法，可以更好的负载金属催化剂，提高催化效率，步骤：（1）通过氧化法预处理碳纳米管；（2）将步骤（1）中的单口烧瓶通过油浴加热回流并搅拌，待冷却至室温后，调节pH至6‑7，将得到的碳纳米管抽滤烘干；（3）将含氮有机物与步骤（2）中得到的碳纳米管混合研磨后，将混合物放置在瓷舟中，在管式炉中煅烧，得到枝接改性的碳纳米管；（4）将金属催化剂溶解在有机溶剂中，加入步骤（3）中制备的改性碳纳米管，在一定温度下加热回流，得到的产物用去离子水清洗2‑3次，抽滤后在80℃真空干燥箱中烘干12 h，得到改性碳纳米管金属催化剂。

技术研发人员：朱澄鹭,汪宇北,徐建伟,郁志新
受保护的技术使用者：无锡六号元素新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/31