[发明专利]甲烷电氧化制醇的催化剂、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种甲烷电氧化制醇的催化剂，其特征在于，所述催化剂由还原氧化石墨烯和氧化锌形成的水凝胶膜组成，所述氧化锌分散于所述水凝胶膜的膜层中，在所述水凝胶膜的表面负载有氧化锆和镍。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，以质量分数计，在所述催化剂中所述还原氧化石墨烯和所述氧化锌合计质量占比为60％-95％，所述氧化锆和所述镍合计质量占比为5％-40％；

优选地，还原氧化石墨烯和所述氧化锌合计质量占比为75％-85％，所述氧化锆和所述镍合计质量占比为15％-25％；

优选地，所述氧化锌和所述还原氧化石墨烯的质量比为1:(0.5-50)；更优选为4:3-3:4；

优选地，所述氧化锆和所述镍的质量比为1:(4-20)；更优选为1:(4-6)；

优选地，所述水凝胶膜经过毛细压缩。

3.一种权利要求1或2中所述催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

以还原氧化石墨烯分散液和氧化锌胶体溶液为原料制备氧化锌-还原氧化石墨烯水凝胶膜；

在所述氧化锌-还原氧化石墨烯水凝胶膜上沉积氧化锆和镍。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氧化锌-还原氧化石墨烯水凝胶膜的制备过程包括：将所述还原氧化石墨烯分散液和所述氧化锌胶体溶液混合，通过真空抽滤形成水凝胶膜；

优选地，采用混合纤维素酯微孔滤膜进行真空抽滤；

优选地，将形成的所述水凝胶膜从滤膜上剥离，进入水中以去除残余杂质。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述还原氧化石墨烯分散液的制备过程包括：将氧化石墨烯分散液与氨水和水合肼混合均匀，在70℃-100℃的条件下反应0.5h-4h；

优选地，氧化石墨烯分散液的浓度为0.05mg/mL-0.5mg/mL，氨水为氨含量为25-28wt％的水溶液，水合肼为水合肼含量为80-90wt％的水溶液，氨水与所述氧化石墨烯分散液的体积比为1:(100-1000)，水合肼与所述氧化石墨烯分散液的体积比为1:(1000-10000)；

优选地，所述氧化石墨烯分散液的制备过程包括：将氧化石墨烯用水稀释并进行超声剥离之后，进行离心以去除未剥离部分，得到满足浓度要求的氧化石墨烯分散液。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氧化锌胶体溶液的制备过程包括：将锌盐水溶液滴加至碱性沉淀剂水溶液中，在50℃-90℃的条件下反应0.5h-5h，冷却并稀释至0.05mg/mL-0.5mg/mL；

优选地，所述锌盐水溶液的浓度为1mM-10mM，反应中所采用的锌盐与碱性沉淀剂的质量比为1:(2-5)；

优选地，所述锌盐选自二水合乙酸锌、六水合硝酸锌、氯化锌、乙酰丙酮锌水合物和七水合硫酸锌中的至少一种；

优选地，所述碱性沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述氧化锌-还原氧化石墨烯水凝胶膜上沉积氧化锆和镍之前，对所述氧化锌-还原氧化石墨烯水凝胶膜进行毛细压缩；

优选地，所述毛细压缩的过程包括：将所述氧化锌-还原氧化石墨烯水凝胶膜浸泡在水和N-甲基吡咯烷酮形成的混合溶液中8h-15h，取出之后在40℃-90℃的条件下真空干燥4h-20h以使胶膜压缩，将压缩之后的所述氧化锌-还原氧化石墨烯水凝胶膜再次浸泡在水中；

优选地，水和N-甲基吡咯烷酮的体积比为(0-19):1；

更优选地，水和N-甲基吡咯烷酮的体积比为(2-3):1；

更优选地，真空干燥温度为50℃-70℃，真空干燥时间为6h-10h。