一種磁性石墨烯催化劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)催化的技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種電催化劑，特別設(shè)及一種磁性石墨締 催化劑及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代石油化工產(chǎn)業(yè)中，金屬及其氧化物占有至關(guān)重要的地位，其不僅是大部分 燒控加氨W及脫氨反應(yīng)過程中催化材料的基本活性組份，也是石化產(chǎn)品深加工過程中氧化 催化材料的主要活性組份W。然而，在化石資源日益枯竭及環(huán)保意識逐漸完善的今天，金屬 及其氧化物催化劑在石化領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用和深入發(fā)展正受到諸多材料自身不足和應(yīng)用技 術(shù)缺陷的限制，如成本高，回收難，重復(fù)利用率低，長期穩(wěn)定性不佳，反應(yīng)機(jī)理不清，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜W及金屬離子二次污染等問題。因此我們迫切要求為高附加值含氧化學(xué)品的生產(chǎn)過程提 供新一代的催化氧化綠色新工藝。而碳材料優(yōu)異的穩(wěn)定性、特殊的化學(xué)性質(zhì)、合適的機(jī)械強(qiáng) 度W及價格優(yōu)勢使其在多相催化中具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景W?；诖?，我們希望制備出 一種結(jié)合金屬、碳材料的高性能催化劑，同時達(dá)到利于回收再利用的效果。
[0003] 參考文獻(xiàn)為：
[0004] [1化roto H.W.,Heath J.R.,O'Brien S.C.,et al.C60:Buckminsterfullerene [J].NaUire,1985,318(6042):162-163.
[0005] [2]IijimaS.Helicalmicrotubulesofgraphiticcarbon[J].Nature,1991, 354(6348):56-58.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供磁性石墨締催化劑 的制備方法。所制備的催化劑對環(huán)己燒具有非常好的催化活性。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供由上述方法得到的磁性石墨締催化劑。
[000引本發(fā)明的再一目的在于提供上述磁性石墨締催化劑的應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明的目的通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0010] -種磁性石墨締催化劑的制備方法，具體包括W下步驟：
[0011] (1)采用溶膠凝膠法制備SrCo〇.8Fe〇.2〇3-s粉末：
[001^ (2)將SrC0G.8FeG.203-s粉末置于管式爐中，通入保護(hù)性氣體并加熱；所述加熱溫度 為500~550°C;
[OOU] (3)改變通入的氣體，向管式爐中通入保護(hù)性氣體和氨氣，還原SrCo〇.8Fe〇.2〇3-s粉 末；
[0014] (4)還原反應(yīng)完成后，改變通入的氣體，向管式爐中通入保護(hù)性氣體，繼續(xù)升溫至 700~750°C;改變通入的氣體，向管式爐中通入保護(hù)性氣體、氨氣和氣體碳源，恒溫反應(yīng);恒 溫反應(yīng)完成后，改變通入的氣體，向管式爐中通入保護(hù)性氣體，冷卻，得到磁性石墨締催化 劑。
[001引步驟（I)所述S；rCo0.8Fe0.203-s粉末粒徑為200nm~10皿，優(yōu)選為5~10皿;步驟（2)所 述保護(hù)性氣體的流速為20~50毫升每分鐘(seem)。
[0016] 步驟(3)所述還原的條件為于500~550°C還原30~40min;所述保護(hù)性氣體的流速 為20~30sccm，所述氨氣的流速為20~30sccm。
[0017] 步驟(2)~(4)所述保護(hù)性氣體為氮?dú)狻?br>[0018] 步驟(4)所述繼續(xù)升溫的速率為8~12°C/min，所述還原反應(yīng)完成后，通入保護(hù)性 氣體的流速為20~30sccm;所述通入保護(hù)性氣體、氨氣和氣體碳源時，保護(hù)性氣體的流速為 40~60sccm，氨氣的流速為8~12sccm，氣體碳源的流速為20~30sccm;所述恒溫反應(yīng)的條 件為700~750°C下反應(yīng)150~200min;所述恒溫反應(yīng)完成后，通入保護(hù)性氣體的流速為40~ 60sccm〇
[0019] 步驟(4)所述氣體碳源為乙締、甲燒、乙燒、乙烘或一氧化碳;優(yōu)選為乙締。
[0020] 步驟(2)~(4)中所述保護(hù)性氣體為氮?dú)狻?br>[0021] 步驟（1)所述SrCoo.sFeo.2〇3-s粉末的制備方法，具體為：
[0022] (a)將硝酸鎖、六水合硝酸鉆、九水合硝酸鐵W及去離子水進(jìn)行攬拌混合，得到混 合溶液；
[0023] (b)向混合溶液中加入抓TA,攬拌，再加入巧樣酸，繼續(xù)攬拌，得到有沉淀的混合 液；
[0024] (C)將氨水加入有沉淀的混合液中直至沉淀物全部溶解，于70~100°C加熱蒸發(fā)至 液體凝膠，再將凝膠于900~1200°C下般燒7~IOh，得到SrCoQ.沁eo. 2〇3-s粉末。
[0025] 步驟(a)所述硝酸鎖、六水合硝酸鉆、九水合硝酸鐵W及去離子水的摩爾比5:4:1: (10~15);所述攬拌時間為30~50min，攬拌轉(zhuǎn)速為50r/min~90r/min。
[0026] 步驟(b)所述巧樣酸與抓TA的摩爾比為2:1;步驟(b)所述抓TA與混合溶液中總金 屬離子的摩爾比為1:1。
[0027] 步驟(b)所述攬拌的時間為30~50min，攬拌轉(zhuǎn)速為SOr/min~gOr/min;所述繼續(xù) 攬拌的時間為30~50min，攬拌轉(zhuǎn)速為50r/min~90r/min。
[0028] 所述磁性石墨締催化劑應(yīng)用于工業(yè)催化領(lǐng)域，優(yōu)選用于催化氧化環(huán)己燒。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0030] 本發(fā)明首先采用溶膠凝膠法制備了具有磁性的SrCoo.8Feo.2〇3-s粉末，再采用氣相 沉積法制備出了一種包覆SrCoo.8Feo.2〇3-s的石墨締催化劑，該催化劑具有非常良好的磁性 特性，與目前商業(yè)化的催化劑相比，具有良好的催化活性及方便回收的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[00川圖1為實施例1制備的SrCoo.8Feo.203-s粉末的TEM圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不 限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0033] 實施例1
[0034] (1)通過溶膠凝膠法制備SrCoo.8Feo.2〇3-s粉末：
[0035] (a)將硝酸鎖（Sr(N〇3)2,上海新寶精細(xì)化工廠，AR)、六水合硝酸鉆（Co(N〇3)2? 6此0,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，AR)、九水合硝酸鐵(Fe(N〇3)3? 9此0,天津市福晨化 學(xué)試劑廠，AR)W及去離子水按照摩爾比5:4:1:10配成溶液，攬拌50min，攬拌轉(zhuǎn)速為50r/ min,得到混合溶液；
[0036] (b)向混合溶液中加入抓TA(Ci加6化〇8,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，AR)，攬 拌50min(攬拌轉(zhuǎn)速為50r/min)，再加入巧樣酸(C姐8〇7?此0,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司， AR),繼續(xù)攬拌50min(攬拌轉(zhuǎn)速為90r/min)，得到有沉淀的混合液;所述抓TA與步驟(a)混合 溶液中總金屬離子的摩爾比為1:1，所述巧樣酸與邸TA的摩爾比為2:1;
[0037] (C)向有沉淀的混合液中加入氨水(N出?出0,南昌試劑化工廠，AR)直至沉淀全部 溶解，并使得溶液的PH= 8;在70°C下加熱蒸發(fā)至液體凝膠，最后將此凝膠于1200°C下般燒 7h，得到SrCoo.沁eo. 2〇3-s粉末，其透射電鏡圖如圖1所示;粉末粒徑為5~10曲1;
[0038] (2)稱取0.lgSrCoo.8Feo.2〇3-s粉末置于石英瓷舟中，裝入管式爐的石英管中，W50 毫升每分鐘(seem)的流速通入氮?dú)?，并加熱管式爐到500°C;
[0039] (3)當(dāng)溫度到達(dá)500°C時，改變氣體配比為化（廣州盛盈氣體，>99.999% (v/v)): 20sccm，H2(佛山市華特氣體有限公司，N2/8%H2) :30sccm，保持在500°C下還原 SrCoo.sFeo. 2〇3-s粉末40min;還原反應(yīng)完成后，改變氣體配比為化：20sccm，將管式爐W12°C/ min的速度升至700°C;
[0040] (4)當(dāng)溫度到達(dá)700°C時，改變氣體配比為化：60sccm，此：8sccm，乙締：30sccm，保持 在700°C下反應(yīng)200min;反應(yīng)完成后，改變氣體配比為化:40sccm，冷卻至室溫，取出混合物， 得到磁性石墨締催化劑。
[0041 ] 實施例2
[0042] (1)通過溶膠凝膠法制備SrCoo.8Feo.2〇3-s粉末：
[0043] (a)將硝酸鎖（Sr(N〇3)2,上海新寶精細(xì)化工廠，AR)、六水合硝酸鉆（Co(N〇3)2? 6此0,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，AR)、九水合硝酸鐵(Fe(N〇3)3? 9此0,天津市福晨化 學(xué)試劑廠，AR)W及去離子水按照摩爾比5:4:1:15配成溶液，攬拌30min，攬拌轉(zhuǎn)速為90r/ min,得到混合溶液；
[0044] (b)向混合溶液中加入抓TA(Ci加6化〇8,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，AR)，攬 拌30min，攬拌轉(zhuǎn)速為90r/min;再加入巧樣酸（C抽8〇7 ?此0,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司， AR)，繼續(xù)攬拌30min，攬拌轉(zhuǎn)速為50r/min，得到有沉淀的混合液;所述邸TA與步驟(a)混合 溶液中總金屬離子的摩爾比為1:1，所述巧樣酸與邸TA的摩爾比為2:1;
[0045] (C)向有沉淀的混合液中加入氨水(N出?出0,南昌試劑化工廠，AR)直至沉淀全部 溶解，并使得溶液的PH =8;在100°C下將混合液加熱蒸發(fā)至液體凝膠，最后將此凝膠與900 °C下般燒IOh，得到SrCoo.8化〇.2〇3-s粉末；
[0046] (2)稱取0.3gSrCoo.8Feo.2〇3-s粉末置于石英瓷舟中，裝入管式爐的石英管中，W20 毫升每分鐘(seem)的流速通入氮?dú)?，并加熱管式爐到550°C;
[0047] (3)當(dāng)溫度到達(dá)550°C時，改變氣體配比為化（廣州盛盈氣體，>99.999% (v/v)): 30sccm，H2(佛山市華特氣體有限公司，N2/8%H2) :20sccm，保持在550°C下還原 SrCoo.sFeo.2〇3-s納米粉30min;還原反應(yīng)完成后，改變氣體配比為化：30sccm，將管式爐W8 °C/min的速度升至750°C;