[發明專利]基于氮化碳納米片催化劑的Knoevenagel縮合反應方法

有效

• 申請號: 201710839129.5
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107824211B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 聶仁峰;李國強;喻小龍;夏清華
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C07C253/30;C07C255/41
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

本發明公開了一種氮化碳納米片催化劑的制備方法，將氯化鹽、碳氮源和溶劑按照質量比為(0.1～28):(2～6):(100～500)混合并攪拌均勻形成混合物；將混合物去除溶劑并干燥，后焙燒，焙燒后的固體用水多次洗滌、分離、干燥得到氮化碳納米片催化劑。本發明還公開了一種氮化碳納米片催化劑用于縮合反應方法。本發明制備氮化碳納米片時反應物在水溶液中充分混勻，經一步熱解法，氯化鹽中的金屬陽離子和氯離子在熱運動的過程中破壞了層狀的氮化碳的層與層之間的作用力，達到熱剝離形成層狀的氮化碳納米片，提高了催化性能；用于苯甲醛和氰乙酸乙酯的縮合反應，溫度最低可至30℃，所需的反應時間最長為4h。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體是一種基于氮化碳納米片催化劑的Knoevenagel縮合反應方法。

背景技術

Knoevenagel縮合反應是合成α,β不飽和羰基化合物的重要反應，其產品是醫藥，化妝品以及農藥工業的重要中間體。一般情況下，Knoevenagel縮合反應在堿性催化劑的作用下進行，催化劑主要有胺類、無機堿類。

對于苯甲醛與氰乙酸乙酯的Knoevenagel縮合反應生成α-氰基肉桂酸乙酯，已有多種方案，如張文飛等(催化學報,2013,34,559-566.)報道以MgO為催化劑催化苯甲醛與氰乙酸乙酯在80℃下Knoevenagel縮合，2h轉換率可以達到72.5％，但該反應中轉換率偏低；曹雨誕等(南京師范大學,2002)報道氨基功能化的介孔分子篩(HMS)對Knoevenagel縮合反應有很好的催化性能，具體在100℃以下的溫和條件中，以氨基功能化分子篩作為催化劑，進行苯甲醛與氰乙酸乙酯縮合，反應進行2h，產率接近100％，然而該反應中的反應溫度偏高；申請號為201210249723.6的中國專利披露了“合成α-氰基肉桂酸乙酯的有機固體堿催化劑、其制備方法及其應用”，用到的催化劑為N-丁基咪唑堿性離子液體功能化硅膠，催化苯甲醛與氰乙酸乙酯合成α-氰基肉桂酸乙酯時，需要催化劑占反應物的總重量的2％，溫度為80～110℃，反應時間5～12h，離心沉降得到產品，其中的催化劑可回收并循環利用，然而該反應的反應溫度偏高，反應時間偏長，不利于操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種氮化碳納米片催化劑的制備方法及基于上述催化劑的Knoevenagel縮合反應方法，氮化碳納米片催化劑(C₃N₄-NS)的制備方法簡單，原料易得，用于苯甲醛與氰乙酸乙酯的Knoevenagel縮合反應，反應溫度可低至30℃，反應時間不高于4h，催化活性明顯高于普通方法制備的C₃N₄，具有良好的可重復使用性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種氮化碳納米片催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將氯化鹽、碳氮源和溶劑按照質量比為(0.1～28):(2～8):(100～500)混合并攪拌均勻形成混合物；

2)將混合物去除溶劑并干燥形成混合物A；

3)將混合物A置于馬弗爐中焙燒形成混合物B；

4)將混合物B用水多次洗滌、分離、干燥得到氮化碳納米片催化劑。

具體地，所述步驟1)中氯化鹽為LiCl、NaCl、KCl中的一種，碳氮源為三聚氰胺、雙氰胺或尿素中的一種，溶劑為去離子水。

優選地，氯化鹽、碳氮源和溶劑的質量比為(0.627～13.82):(2～4):(100～500)。

更優選地，氯化鹽、碳氮源和溶劑的質量比為(0.627～1.73):(2～4):(100～500)。

具體地，步驟2)中通過旋轉蒸發去除溶劑，旋轉蒸發的溫度為60～80℃。

具體地，步驟3)中焙燒的溫度為500～600℃，升溫速率為1～10℃/min，焙燒時間為2～6h。