[發(fā)明專(zhuān)利]一種高選擇性催化氧化醇成醛的光催化劑及其制備與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710899693.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107790159B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李本俠;邵良志;汪任山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/13
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/13;C07C45/29;C07C47/54;C07C47/575;C07C47/542;C07C47/232
• 代理公司: 合肥順超知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 馬嬌嬌

本發(fā)明涉及納米光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高選擇性催化氧化醇成醛的光催化劑及其制備與應(yīng)用，該光催化劑是由鈀納米粒子均勻負(fù)載于氯氧鉍(BiOCl)超薄納米片表面組成，所述BiOCl超薄納米片的厚度為3～10nm、直徑為50～100nm，所述鈀納米粒子的粒徑為2～10nm，且鈀納米粒子在光催化劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～3wt％；本發(fā)明光催化劑既能實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光的全波段吸收又能提高光生載流子的分離，同時(shí)還大大提高表面催化活性，全方位提高光催化效率，相比其他類(lèi)型的光催化劑，對(duì)光催化選擇性氧化醇成醛具有更高的催化效率和產(chǎn)物選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高選擇性催化氧化醇成醛的光催化劑及其制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)

醛是一類(lèi)重要的有機(jī)化合物，在有機(jī)合成中占有非常重要的地位。其被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、香料、農(nóng)藥、染料和塑料等制造行業(yè)，并且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)苯甲醛的需求量越來(lái)越大，同時(shí)對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。而醛的生產(chǎn)除了從天然產(chǎn)物中提取外，工業(yè)上主要由醇類(lèi)化合物選擇性氧化來(lái)制備醛。

醇類(lèi)選擇性氧化法在大規(guī)模化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，也是精細(xì)化工研究的重要內(nèi)容。但是醇類(lèi)化合物的催化氧化反應(yīng)很容易發(fā)生深度氧化，例如伯醇的催化氧化除生成醛類(lèi)化合物以外，還極易生成相應(yīng)的酸類(lèi)化合物等深度氧化的產(chǎn)物，這就使得目的產(chǎn)物選擇性降低。為此人們將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)高選擇性、環(huán)境友好型催化劑。

目前光催化選擇性氧化醇類(lèi)的催化劑大多數(shù)為納米氧化物半導(dǎo)體，光催化效率和產(chǎn)物選擇性較低，無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)化應(yīng)用。在半導(dǎo)體光催化劑表面沉積納米貴金屬(Pd、Pt和Au)是近年來(lái)提高光催化活性的一個(gè)有效途徑。納米鈀負(fù)載型催化劑在有機(jī)催化領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注，利用納米金屬與半導(dǎo)體之間的協(xié)同作用能夠更加有效地提高光催化選擇性氧化醇類(lèi)的催化活性和產(chǎn)物選擇性。調(diào)控半導(dǎo)體的形貌結(jié)構(gòu)、金屬納米粒子的尺寸分布和負(fù)載量對(duì)光催化劑的表面結(jié)構(gòu)及組成、催化活性和產(chǎn)物選擇性都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此，探究納米金屬和半導(dǎo)體間的合理配比及結(jié)構(gòu)對(duì)于研究出一種高活性、高選擇性的催化劑是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高選擇性催化氧化醇成醛的光催化劑及其制備與應(yīng)用，該光催化劑既能實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光的全波段吸收又能提高光生載流子的分離，同時(shí)還大大提高表面催化活性，全方位提高光催化效率，相比其他類(lèi)型的光催化劑，對(duì)光催化選擇性氧化醇成醛具有更高的催化效率和產(chǎn)物選擇性。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種高選擇性催化氧化醇成醛的光催化劑，該光催化劑由鈀納米粒子均勻負(fù)載于氯氧鉍(BiOCl)超薄納米片上組成。

優(yōu)選的，所述鈀納米粒子粒徑為2-10nm，所述氯氧鉍超薄納米片厚度為3-10nm、直徑為50-100nm，所述鈀納米粒子在光催化劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3wt％。

優(yōu)選的，高選擇性催化氧化醇成醛的光催化劑，制備步驟如下：

(1)將一定量的甘露醇和聚乙烯吡咯烷酮(PVP，K-30)溶于蒸餾水中，攪拌溶解，配制得溶液A，其中聚乙烯吡咯烷酮的濃度為5-7g/L、甘露醇的濃度為1-2g/L；

(2)將五水合硝酸鉍和氯化鈉在室溫下分別溶于乙二醇中，形成溶液B和溶液C，溶液B、C濃度均在0.05-0.15mol/L；

(3)將溶液B和溶液C分別先后加入溶液A中，混合均勻，然后轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，密封，在150-180℃下保溫6-8h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將生成的沉淀物收集、洗滌和干燥，即得氯氧鉍超薄納米片固體粉末D；

(4)將固體粉末D超聲分散于蒸餾水中，形成含氯氧鉍的量為1.0-4.0g/L的懸浮液E；