[發明專利]一種可回收磁性固體酸催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310546106.7
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103551151A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 劉滋武;付欣;王全德;康國俊;王娟;黃滔;程艷;朱琳;薛龍龍;邢樂樂;鞏馨駿
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J21/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及石墨材料技術領域，具體涉及一種可回收磁性固體酸催化劑的制備方法。?

背景技術

石墨是一種重要的碳材料，具有很多獨特的性質，如耐高溫；導電導熱性好，其導電性比一般非金屬高一百倍，同時其導熱性也超過鋼、鐵等金屬材料；常溫下化學穩定性良好，能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕；且具有良好的潤滑性和可塑性等。因此石墨在冶金、電器和機械等工業有極大地應用，此外石墨還是制造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石、鉆石不可缺少的原料，同時石墨碳一直是一種理想的金屬載體材料，被廣泛應用于各種催化劑的制備。隨著現代科學技術的發展，石墨的應用領域還在不斷拓寬，如近年來氮磷等雜原子摻雜的石墨碳被證實本身具有氧還原催化活性，可用作燃料電池陰極催化劑，可以預見石墨等碳材料在國民經濟的發展中將起到越來越重要的作用。?

固體酸是酸堿催化劑中的一類重要催化劑，催化功能來源于固體表面上存在的具有催化活性的酸性部位，固體酸催化劑一般廉價易得、不污染環境、易于回收、可重復利用、且催化反應中條件溫和、收率和選擇性高，這些固體酸獨特性，是一般液體催化劑所不具備的，所以近年來固體酸催化劑作為有效的催化劑被廣泛應用于各種有機反應。?

利用濃硫酸在碳材料上引入磺酸基制備雖說是很常見的一種方法，但采用化學氣相沉積法制備磁性石墨磁芯并在磁芯表面包裹石墨碳，且利用濃硫酸在包裹著磁性石墨磁芯的石墨碳上引入磺酸基制備可回收磁性固體酸催化劑，目前尚無報道。?

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種可回收磁性固體酸催化劑的制備方法，增加石墨碳在催化領域的應用，拓寬石墨材料的應用。?

技術方案：本發明的可回收磁性固體酸催化劑的制備方法，包括下述步驟：?

a、將一潔凈石英舟放入石英管中部，并將石英管放入管式爐中，在氬氣惰性氣體的保護下加熱，使石英管溫度升高至反應溫度；?

b、在容器瓶中加入甲苯5～10mL和二茂鐵粉劑100～750mg，振蕩，待二茂鐵粉劑完全溶解后，將混合溶液轉裝入注射器中并安放在微量注射泵上，在氬氣保護下，通過微量注射泵將混合溶液注入石英管內，溶液氣化后被氬氣帶到石英管中部的高溫區，甲苯和二茂鐵發生分解，在石英舟上開始生成磁性石墨磁芯；?

c、待甲苯和二茂鐵混合溶液完全注入石英管中后，溫度不變，將注射器中的混合溶液換?成5～10mL甲苯，通過微量注射泵注入石英管內，加熱分解甲苯，甲苯分解產生的碳原子在磁性石墨磁芯表面上逐漸沉積，待甲苯完全泵入石英管后停止加熱，在氬氣保護下將石英舟冷卻到室溫，取出石英舟中樣品，得到磁性石墨材料；?

d、將磁性石墨材料放入燒瓶中，加入含量為98%的發煙硫酸20mL，在溫度為120℃的氬氣保護下磺化12小時，冷卻至室溫后洗滌至中性，在真空干燥箱中干燥。?

所述石英管溫度升高的反應溫度為900～1200℃。?

所述氬氣惰性氣體的流速為0.3～0.6L/min。?

所述步驟b中微量注射泵的流速為2～3mL/h。?

所述氬氣的流速為0.1～0.4L/min。?

所述步驟c中微量注射泵的流速為1～1.6mL/h。?

有益效果：本發明以石英舟為基底采用化學氣相沉積法和濃硫酸磺化法來制備可回收磁性固體酸催化劑，具有如下優點：?

（1）采用二茂鐵分解提供磁性鐵，采用甲苯分解提供石墨碳，通過控制二茂鐵在甲苯中的含量可以成功控制可回收磁性石墨磁芯中鐵的含量，從而有效調變石墨磁芯的磁性；?

（2）制備的可回收磁性石墨磁芯，由于采用較高溫度下直接分解反應物，且分解后的原子在石英片表面直接生成，所用時間短，所制備的可回收磁性石墨磁芯的速度快。?

（3）在可回收磁性石墨磁芯上包裹一層石墨碳制備可回收磁性石墨材料的方法簡單，操作可控性強。?

（4）制備可回收磁性石墨材料時無需任何催化劑，且濃硫酸磺化時，石墨磁芯中磁性鐵不會被溶解，磁性不會減弱。?

附圖說明)

圖1(a)為與本發明可回收磁性固體酸催化劑在水中外加磁鐵吸引前的示意圖。?

圖1(b)為與本發明可回收磁性固體酸催化劑在水中外加磁鐵吸引后的示意圖。?

圖2(a)為與本發明可回收磁性固體酸催化劑的掃描電鏡顯示圖。?

圖2(b)為本發明可回收磁性固體酸催化劑的能譜EDS元素分析圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的描述：?