[發明專利]金屬/類石墨氮化碳復合物催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201310606627.7
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103586064A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 徐楊森;李廣社;李莉萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C07B43/04;C07C213/02;C07C215/76
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技術領域

本發明涉及催化領域中金屬/類石墨氮化碳復合物催化劑及其制備方法

背景技術

苯胺及其衍生物是重要的有機化工原料和醫藥中間體，廣泛地應用于醫藥、染料和橡膠助劑等行業。合成苯胺及其衍生物的方法較多，按原料可分為硝基苯酚法、苯酚法、硝基氯苯法和硝基苯法。對氨基苯酚是苯胺衍生物中應用較多的一種，最早用于合成對氨基苯酚的方法是用錫粉還原對硝基苯酚。后來有采用鐵粉還原法、電解還原法或催化加氫法來制備對氨基苯酚。其中催化加氫法研究較多，該法以對硝基苯酚為原料，通常以Pt/C、Pd/C作催化劑，稀酸或稀堿為溶劑，在大約0.2-0.5MPa下加氫制備。但加氫還原使用的催化劑比較昂貴，對原料純度要求較高，原材料成本高，而且催化劑容易中毒，工業化生產比較困難。為了減少對貴金屬的依賴，一般采用負載型的貴金屬催化劑，即將極少量的貴金屬負載于載體之上，以降低成本。因此，在載體的選擇方面就有很大的要求，所選的載體必須能提高催化劑的活性以及貴金屬的利用率。

類石墨氮化碳（g-C₃N₄）是一類似石墨結構的新型半導體催化劑，具有合適的半導體寬度（約2.7eV）、結構穩定、耐酸堿、無毒且生物兼容性好、成本低及易于化學改性等優點。已經被用于光催化合成反應、光催化降價污染物、光解水產氫和產氧以及氧還原反應中。而且貴金屬可以通過化學方法如沉積吸附、光化學沉積以及浸漬等方法直接負載在g-C₃N₄上形成金屬/g-C₃N₄的異質結。這種直接合成的金屬/半導體異質結能有效地加速界面電子的轉移，從而提高其催化性能。本發明將綜合類石墨氮化碳的特點，制備出金屬/石墨氮化碳復合物，并作為催化還原劑，能有效地降價有機染料和還原對硝基苯酚衍生物。

發明內容

本發明的目的是提供新型的金屬/類石墨氮化碳復合物催化劑及其制備方法。

本發明制備的金屬/類石墨氮化碳復合物，其化學組成為M/g-C₃N₄，其中金屬M為Au、Ag、Pt、Pd、Bi、Cu、Ru或Rh。所述的復合物，以質量分數計，所述金屬含量為0～50%。

本發明提供所述復合物的制備方法，包括如下步驟：

（1）將類石墨氮化碳分散在去離子水中；

（2）向上述溶液加入可溶性金屬鹽，所述可溶性金屬鹽濃度為0.02～5.0mol/L；

（3）向步驟（2）的溶液中加入水合肼的水溶液，直至完全反應；

（4）將反應混合物溶液分離，洗滌，并干燥。

所述的可溶性金屬鹽選自HAuCl₄、AgNO₃、H₂PtCl₆、PdCl₂、BiCl₃、CuCl₂、RuCl₃、RhCl₃。

所述的金屬/類石墨氮化碳復合物用于將硝基苯衍生物還原為苯胺衍生物反應的催化劑。

所述的硝基苯衍生物選自鄰硝基苯酚、間硝基苯酚、對硝基苯酚、對硝基甲苯、鄰硝基苯甲醛、間硝基苯甲醛、對硝基苯甲醛、鄰硝基苯胺、間硝基苯胺、對硝基苯胺、對氯硝基苯或對溴硝基苯。

附圖說明

圖1為實施例1中金/類石墨氮化碳復合物粉末的X-射線衍射圖譜。

圖2為實施例1中金/類石墨氮化碳復合物粉末的透射電鏡照片。

圖3為實施例1中金/類石墨氮化碳復合物粉末的高分辨透射電鏡照片。

圖4為實施例1中金/類石墨氮化碳復合物粉末催化還原對硝基苯酚的速率曲線。

圖5為實施例1中金/類石墨氮化碳復合物粉末催化還原對硝基甲苯的紫外可見全波掃描圖譜。

圖6為實施例1中金/類石墨氮化碳復合物粉末催化還原對硝基苯甲醛的紫外可見全波掃描圖譜。

圖7為實施例2中銀/類石墨氮化碳復合物粉末的X-射線衍射圖譜。

圖8為實施例2中銀/類石墨氮化碳復合物粉末催化還原對硝基苯酚的速率曲線。

圖9為實施例3中鉑/類石墨氮化碳復合物粉末的X-射線衍射圖譜。

圖10為實施例3中鉑/類石墨氮化碳復合物粉末催化還原對硝基苯酚的速率曲線。

圖11為實施例4中鈀/類石墨氮化碳復合物粉末的X-射線衍射圖譜。