氮掺杂碳包覆Cu-ZrO2催化剂的制备及其催化脱氢性能研究

摘要

本研究以三聚氰胺作为碳源和氮源,经高温热解制得具有核壳结构氮掺杂碳(CN)包覆的Cu-ZrO2 (CZ)纳米催化剂(CZ@CN催化剂),并研究了铜与三聚氰胺不同物质的量比对催化剂的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N2物理吸脱附测试(BET)、H2程序升温还原(H2-TPR)等表征技术分析了催化剂的形貌结构及物化性质.考察了催化剂用于二乙醇胺脱氢的催化性能.在铜与三聚氰胺物质的量比为4∶1时,制备的Cz@CN催化剂催化活性最高,亚氨基二乙酸钠收率达92.8％,与普通CZ催化剂相比,反应时间缩短了40％,催化剂重复使用8次后收率依然达到88.4％.结果表明,适度的CN层的引入使催化剂具有更多的Lewis碱性位,在脱氢反应中有利于羟基的活化及氢的转移.同时CN层还可以稳定铜纳米颗粒,提高催化剂稳定性.