一種核殼型碳包覆納米銅催化劑的快速制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種核殼型碳包覆納米銅催化劑的快速制備方法，是針對碳酸二甲酯催化劑合成的弊端，采用乙酸銅、無水乙醇、甲醛、去離子水、鹽酸為原料，經(jīng)配制溶液、溶劑熱合成、酸液浸泡、清洗、干燥，制成核殼型碳包覆納米銅催化劑，此制備方法工藝先進，速度快、成本低，產(chǎn)物為粉末，顆粒直徑≤400nm，產(chǎn)物純度好，達98.5%，催化性能穩(wěn)定可靠，是十分理想的核殼型碳包覆納米銅催化劑的快速制備方法。
【專利說明】一種核殼型碳包覆納米銅催化劑的快速制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種核殼型碳包覆納米銅催化劑的快速制備方法，屬碳基復合材料制 備及應(yīng)用的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳酸二甲酯是一種新型化工原料，為非毒性化學品，具有很好的應(yīng)用前景。在 碳酸二甲酯的合成工藝中，甲醇氣相氧化羰基化法以甲醇、CO和O2為原料，以炭基負載 納米銅為催化劑，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)物選擇性高，是一種以煤為原料的綠色化工路線，例如 CN103709040A、CN102872879A專利均采用此方法；但由于高度分散的銅納米晶體表面能 高，在反應(yīng)過程中易發(fā)生團聚，從而導致銅活性物失活，極大地影響了催化性能。
[0003] 核殼結(jié)構(gòu)納米材料為一種新型功能化材料，具有高穩(wěn)定性，良好界面性能，以碳 為殼層的納米囊可增強銅納米粒子的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可克服團聚和氧化，例如 CN103599781A專利采用葡萄糖、油酸鈉、己烷制備，但該制備過程原料繁多、工藝復雜，存在 較多弊端，達不到使用效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的
[0005] 本發(fā)明的目的是針對【背景技術(shù)】的狀況，提供一種快速合成方法，以無水乙醇、醋酸 銅、甲醛為原料，經(jīng)配制溶液、溶劑熱合成，快速制成核殼型碳包覆納米銅催化劑。
[0006] 技術(shù)方案
[0007] 本發(fā)明使用的化學物質(zhì)材料為：乙酸銅、無水乙醇、甲醛、去離子水、鹽酸，其組合 準備用量如下：以克、毫升為計量單位
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種核殼型碳包覆納米銅催化劑的快速制備方法，其特征在于：使用的化學物質(zhì)材 料為：乙酸銅、無水乙醇、甲醛、去離子水、鹽酸，其組合準備用量如下：以克、毫升為計量單 位
制備方法如下： ⑴、精選化學物質(zhì)材料 對制備使用的化學物質(zhì)材料進行精選，并進行質(zhì)量純度、濃度控制：
⑵、溶劑熱合成制備核殼型碳包覆納米銅 核殼型碳包覆納米銅的制備是在反應(yīng)釜內(nèi)進行的，是在加熱爐加熱、化合反應(yīng)過程中 完成的； ① 配制反應(yīng)液，稱取乙酸銅8g±0. Olg，量取無水乙醇40mL±0. OlmU甲醛 3mL±0. OlmL，加入不銹鋼容器中； ② 攪拌，用磁力攪拌器攪拌不銹鋼容器中的溶液，攪拌時間240min，成混合溶液； ③ 溶劑熱合成，將盛有混合溶液的不銹鋼容器置于反應(yīng)釜中，并密閉； ④ 將反應(yīng)釜置于電阻加熱爐中，進行溶劑熱合成；電阻加熱爐升溫速率為KTC /min， 快速升溫至400°C ±2°C，在此溫度下恒溫保溫反應(yīng)8h ; 混合溶液在密閉、加熱過程中將發(fā)生化學反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下： Cu(CH3COO)2 ? H2O+ CH ,CH2OH + HCHO 40l^rr >Cu@C+ CO2 T+H2 T+H2O T
當溫度升至100°c時，乙酸銅脫水，溫度升至300°C時，在無水乙醇輔助條件下，乙酸銅 熱分解，生成Cu2O納米粒子，當溫度升至300-400°C時，Cu2O在甲醛作用下原位還原成Cu納 米粒子；有機前驅(qū)體的原位碳化生成碳，生成的碳沉積在Cu納米粒子表面，形成核殼型碳 包覆納米銅CuOC ; ⑤溶劑熱合成后，停止加熱，使反應(yīng)釜隨爐冷卻至25°C ; (3)、離心分離 開釜，取出不銹鋼容器中的混合溶液，置于離心機的離心管內(nèi)，進行離心分離，離心分 離轉(zhuǎn)數(shù)8000r/min，分離時間lOmin，分離后留存沉淀物，棄去上清液； ⑷、洗漆，分離 ① 將沉淀物置于燒杯中，加入去離子水IOOmL,攪拌洗漆5min ; ② 離心分離，將洗滌液置于離心機的分離管內(nèi)，進行離心分離，分離轉(zhuǎn)數(shù)8000r/min，分 離時間lOmin，分離后留存沉淀物，棄去上清液； ③ 洗滌，離心分離重復進行三次； (5) 、制備核殼型碳包覆納米銅 ① 配制鹽酸水溶液 量取鹽酸25mL、去離子水50mL，加入燒杯中，攪拌5min，成6mol/L的鹽酸水溶液； ② 將洗滌、分離后的沉淀物加入鹽酸水溶液內(nèi)，攪拌5min，成混合溶液； ③ 超聲分散，將盛有混合溶液的燒杯置于超聲波分散儀內(nèi)，進行超聲分散，超聲波頻率 40kHz，超聲分散時間3min，在超聲分散過程中，鹽酸水溶液刻蝕CuOC納米粒核子中的銅， 得到空腔結(jié)構(gòu)的核殼型碳包覆納米銅混合液； (6) 、離心分離 將制備的核殼型碳包覆納米銅混合液，置于離心分離機內(nèi)的分離管內(nèi)，進行離心分離， 分離轉(zhuǎn)數(shù)8000r/min，分離后留存沉淀物，棄去上清液； ⑴、洗漆，離心分離 將沉淀物置于燒杯中,加入去離子水IOOmL,攪拌洗滌5min，成洗滌液； 將洗滌液置于離心分離機的分離管內(nèi)，進行離心分離，分離轉(zhuǎn)數(shù)8000r/min，分離后留 存沉淀物，棄去上清液； 洗滌、離心分離重復進行三次； ⑶、真空干燥 將洗滌、離心分離后的沉淀物置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥溫度 60°C，真空度0. 05MPa，干燥時間120min ; 干燥后得核殼型碳包覆納米銅粉末； ⑶、檢測、分析、表征 對制備的核殼型碳包覆納米銅的形貌、色澤、化學物理性能進行檢測、分析、表征； 用X-射線粉末衍射儀進行晶相分析； 用掃描電子顯微鏡SEM觀察產(chǎn)物表面形貌； 用透射電子顯微鏡TEM觀察產(chǎn)物分散度及內(nèi)部空腔尺寸； 結(jié)論：核殼型碳包覆納米銅為黑色粉體，粉體顆粒直徑< 400nm，產(chǎn)物純度達98. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核殼型碳包覆納米銅催化劑的快速制備方法，其特征在 于：核殼型碳包覆納米銅催化劑的溶劑熱合成是在反應(yīng)釜內(nèi)進行的，是在加熱爐加熱、化合 反應(yīng)過程中完成的； 加熱爐⑴為立式，在加熱爐⑴內(nèi)底部為工作臺（14)，在工作臺（14)上部置放反應(yīng) 釜（2)，并由釜蓋（5)密封，在反應(yīng)釜⑵內(nèi)置放不銹鋼容器（3)，不銹鋼容器（3)內(nèi)為混合 溶液（4)，并由容器蓋（6)密封；加熱爐（1)下部為電控箱（7)，在電控箱（7)上設(shè)置顯示屏 (8)、指示燈（9)、電源開關(guān)（10)、加熱溫度控制器（11)、加熱時間控制器（12)。
【文檔編號】C07C68/00GK104324757SQ201410638225
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】任軍, 郝盼盼, 楊雷雷, 任美嬌, 林建英, 李忠 申請人:太原理工大學