氮摻雜多孔碳材料的制備及其用于CO2的催化轉化

王 祥 李葉惠 李曉寧 王海軍

（江南大學 化學與材料工程學院,江蘇 無錫214122）

近年來,化石能源的不斷使用使得空氣中二氧化碳的濃度急速加劇,二氧化碳作為主要的溫室氣體,相比于其他溫室氣體,它的停留時間更長,對氣候的影響更大[1]。設計出一種溫和條件下高效催化轉化CO2的催化劑具有重要意義。

本文合成了一種氮摻雜活性多孔碳材料,利用煙酸為碳源和氮源,氫氧化鉀（KOH）為活化劑,采用兩步合成法制得一種氮摻雜活性多孔碳材料,對其結構進行了研究。將其作為CO2與氧化苯乙烯環加成催化劑,對其催化性能進行了評價。通過實驗結果表明,合成的氮摻雜多孔活性碳材料在CO2環加成領域具有良好的應用前景。

1 實驗部分

1．1 試劑與藥品

煙酸、氫氧化鉀、四丁基溴化銨、鹽酸購于國藥集團,氧化苯乙烯購于阿拉丁,二氧化碳氣體、氮氣購于無錫市鑫錫儀科技有限公司,氬氣購于無錫市暉榮貿易有限公司。

1．2 多孔材料制備

稱取3 g 煙酸于燃燒舟中,置于通有氬氣的管式爐中,以5 ℃/min 的升溫速率到600 ℃,保溫2 h,得到固體A；將固體A 與2 g 的KOH 溶于15 ml 去離子水中,常溫攪拌30 min,置于100 ℃烘箱中干燥過夜,干燥后的產物置于通有氮氣的管式爐中,以5 ℃/min的升溫速率到700 ℃,活化2 h,再用1MHCl 和去離子水洗滌,隨后將產物80 ℃下真空干燥過夜。制得的多孔碳材料命名為NAC-700。

1．3 催化劑表征

用BELSORP-MAX 吸附儀在77 k 液氮條件下測試樣品的比表面積和孔徑分布。樣品預處理為200 ℃下脫氣過夜。比表面積利用多分子層吸附公式（BET 方程）計算,利用BJH 法計算孔體積,利用t-plot 法計算孔徑分布。……