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兼具高活性中心负载效率和可达性的催化剂及其制备方法与应用 

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申请/专利权人:大连理工大学

摘要:本发明公开兼具高活性中心负载效率和可达性的催化剂及其制备方法与应用,催化剂以超亲水多孔炭材料为载体,金属为活性组分,金属包括过渡金属、稀土金属和贵金属中的一种或几种;金属的理论负载量为2.5wt.%及以下;载体在相对压力0.4时,水汽吸附量在250cm3g‑1及以上。超亲水多孔炭材料的氧和氮极性官能团含量高达33.8at.%。首先,利用极性官能团锚定金属的作用,催化剂的金属负载效率可达100%。此外,在热解过程中金属活性位点的演化会对炭载体产生刻蚀作用,使得催化剂的比表面积增大,最高为31.4%,以保证活性中心的暴露和可达、提高催化剂的活性。得益于活性中心的利用率高,将亲水炭负载银的催化剂应用于电催化CO2还原制备CO,展示出优异的质量活性11.9AmgAg‑1。

主权项:1.一种兼具高活性中心负载效率和可达性的催化剂的制备方法,其特征在于:所述催化剂以超亲水多孔炭材料作为载体,金属作为活性组分,金属包括过渡金属、稀土金属和贵金属中的一种或几种;所述金属的理论负载量为2.5wt.%及以下;所述超亲水多孔炭材料在相对压力0.4时,水汽吸附量在250cm3g-1及以上,所述催化剂的比表面积相对于亲水炭载体不减反而增加,最高可达31.4%;所述超亲水多孔炭材料的制备方法如下:S1分别将铜盐溶于去离子水中、铁盐溶于去离子水中、含氮配体溶于有机溶剂中;S2将有机配体溶液,铁盐水溶液和铜盐水溶液充分混合,得到均一溶液,经过共沉淀静置、离心、干燥得到炭前驱体聚合物;所述均一溶液中配体、铜盐和铁盐的物质的量之比为0.3~3:1:1,水和有机溶剂的体积比为10~20;S3在惰性气氛中对炭前驱体进行热解,热解温度为450~550℃,而后进行酸洗、水洗、干燥得到超亲水炭材料所述兼具高活性中心负载效率和可达性的催化剂的制备方法,由如下步骤组成:配制金属盐溶液,以所述超亲水炭材料为载体,通过湿浸渍的方法,将活性金属组分负载在炭材料上,经过在惰性气氛中热解后,得到兼具高活性中心负载效率和可达性的催化剂;所述热解温度为500~900℃,热解时间为0.5~3h,热解过程中的惰性气氛为氩气或者氮气。

全文数据:

权利要求:

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