The invention discloses a carbon metal composite material and a synthesis method thereof. In the carbon based material, based on the total weight of the carbon based material, the carbon based material contains 70-99 wt.% carbon elements, 0.2-20 wt.% oxygen elements, and 0.1-15 wt.% metal elements. The invention also provides a method for preparing the carbon based material, the method comprises the following steps: (1) the solid carbon source, precursor mixture and water are mixed materials; wherein, the precursor containing metal source; (2) the step (1) obtained mixed materials hot water treatment, water after heat treatment of materials; and the water after heat treatment in solid material separation and drying, the drying of the material; (3) the step (2) obtained after drying the material roasting. The invention also provides the use of the carbon based material as mentioned above in the catalytic hydrocarbon oxidation reaction. The invention can simultaneously improve the selectivity and conversion rate of hydrocarbon oxidation to prepare olefins.
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種碳-金屬復(fù)合材料及其合成方法
本專利技術(shù)涉及材料化學(xué)領(lǐng)域，具體地，涉及一種碳基材料、一種制備碳基材料的方法和該碳基材料的用途。
技術(shù)介紹
碳基材料包括碳納米管、石墨烯、富勒烯、碳納米纖維和納米金剛石等等。碳基材料可以作為氧化烴類特別是烷烴的催化材料，例如：有文獻(AppliedCatalysis,29(1987)311-326)報道了利用活性炭為催化劑將乙苯氧化脫氫成為苯乙烯，還有文獻(ACTAPHYSICAPOLONICA,118(2010)459-464)報道了利用活性炭為催化劑將正丁烷轉(zhuǎn)化為丁烯和丁二烯。研究表明，如果在納米碳材料(例如納米碳管和石墨烯)表面上修飾含氧、氮等雜原子的飽和及非飽和官能團，可以改變納米碳材料的催化活性，如可以通過對納米碳材料進行氧化處理實現(xiàn)在納米碳材料中引入氧原子，從而增加納米碳材料中含氧官能團的含量。例如，可以將納米碳材料在強酸(如HNO3、H2SO4)和/或強氧化性溶液(如H2O2、KMnO4)中進行回流反應(yīng)，在回流反應(yīng)的同時還可以輔助進行微波加熱或超聲振蕩，以增強氧化反應(yīng)的效果。但是，在強酸和/或強氧化性溶液中進行回流反應(yīng)可能會對納米碳材料的骨架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，甚至破壞納米碳材料的骨架結(jié)構(gòu)。例如：將納米碳材料用硝酸進行氧化，雖然可以在納米碳材料表面引入大量含氧官能團，但是極易造成納米碳材料被切斷和/或明顯增加石墨網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的缺陷位，從而可能降低納米碳材料的性能，如熱穩(wěn)定性。另外，通過在強酸和/或強氧化性溶液中進行回流反應(yīng)，以引入氧原子時，氧原子的引入量對反應(yīng)操作條件的依賴性高，波動范圍較寬，不易精確控制。烯烴特...
【技術(shù)保護點】
一種碳基材料，其特征在于：以該碳基材料的總重量為基準(zhǔn)，該碳基材料含有70?99重量％的碳元素、0.2?20重量％的氧和0.1?15重量％的金屬元素；其中，所述金屬元素包括堿金屬元素、堿土金屬元素和過渡金屬元素中的至少一種，該碳基材料的X射線光電子能譜中，533.1?533.5eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量與531.8?532.2eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量的比值在1?3的范圍內(nèi)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種碳基材料，其特征在于：以該碳基材料的總重量為基準(zhǔn)，該碳基材料含有70-99重量％的碳元素、0.2-20重量％的氧和0.1-15重量％的金屬元素；其中，所述金屬元素包括堿金屬元素、堿土金屬元素和過渡金屬元素中的至少一種，該碳基材料的X射線光電子能譜中，533.1-533.5eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量與531.8-532.2eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量的比值在1-3的范圍內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基材料，其中，以該碳基材料的總重量為基準(zhǔn)，該碳基材料含有78-98重量％的碳元素、1-10重量％的氧元素和0.5-12重量％的金屬元素，該碳基材料的X射線光電子能譜中，533.1-533.5eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量與531.8-532.2eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量的比值在1.25-2.5的范圍內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳基材料，其中，該碳基材料含有82-96重量％的碳元素、2-8重量％的氧元素和2-10重量％的金屬元素。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的碳基材料，其中，該碳基材料的X射線光電子能譜中，529.5-530.8eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量占526.0-535.0eV范圍內(nèi)的峰確定的氧元素的量的比例在0.005-0.1的范圍內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項述的碳基材料，其中，該碳基材料的X射線光電子能譜中，283.8-284.2eV范圍內(nèi)的峰確定的碳元素的量與280.0-294.0eV范圍內(nèi)的峰確定的碳元素的量的比值在0.5-0.85的范圍內(nèi)；286.2-286.6eV范圍內(nèi)的峰確定的碳元素的量與288.6-289.0eV范圍內(nèi)的峰確定的碳元素的量之和與280.0-294.0eV范圍內(nèi)的峰確定的碳元素的量的比值在0.01-0.1的范圍內(nèi)；286.2-286.6eV范圍內(nèi)的峰確定的碳元素的量與288.6-289.0eV范圍內(nèi)的峰確定的碳元素的量的比值在0.1-0.8的范圍內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的碳基材料，其中，在該碳基材料的表面的面積相同的不同X光微區(qū)中，氧元素和金屬元素的含量的變異系數(shù)各自在20％以下。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的碳基材料，其中，所述碳基材料的W500/W800在0.02-0.5的范圍內(nèi)；其中，W800是指空氣氣氛和25℃的初始溫度以及10℃/min的升溫條件下，所述碳基材料在800℃下的重量相對于400℃下的重量的減少率，W500是指空氣氣氛和25℃的初始溫度以及10℃/min的升溫條件下，所述碳基材料在500℃下的重量相對于400℃下的重量的減少率。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的碳基材料，其中，該碳基材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)包括碳納米管、石墨烯、富勒烯、納米碳顆粒、活性炭、薄層石墨、碳納米纖維和納米金剛石的結(jié)構(gòu)形態(tài)中的至少一種；所述金屬元素包括鎂、鋰、鐵、鈷、鎳、錳、銅和鋅中的至少一種。9.一種制備碳基材料的方法，其特征在于：該方法包...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史春風(fēng)，榮峻峰，于鵬，謝婧新，宗明生，林偉國，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11
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