[發明專利]Fe(Ⅱ)/MOF-5催化劑及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 201811494604.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109499613A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 向柏霖;陳迪釗;向德軒;周露
• 申請（專利權）人: 懷化學院
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C07C37/60;C07C39/08
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 黃曉慶

本發明涉及一種Fe(Ⅱ)/MOF?5催化劑及其制備方法，其中，Fe(Ⅱ)/MOF?5催化劑的制備方法包括以下步驟：將MOF?5、FeSO₄·7H₂O和DMF混合反應，待反應完成后烘干即得Fe(Ⅱ)/MOF?5催化劑，所述FeSO₄·7H₂O中鐵元素的質量與所述MOF?5的質量比為1：(10?200)。該方法制備而成的Fe(Ⅱ)/MOF?5催化劑能保持良好的苯酚轉化率的同時又能獲得非常高的鄰苯二酚選擇性。

技術領域

本發明涉及金屬有機材料技術領域，特別涉及Fe(Ⅱ)/MOF-5催化劑及其制備方法、應用。

背景技術

苯二酚主要包括鄰、對苯二酚，是重要的有機中間體，用于合成克百威(呋喃丹)、殘殺威、黃連素和腎上腺素、香蘭素、胡椒醛等，還可用于染料、感光材料、電鍍材料、特種墨水、助劑等。用雙氧水直接氧化苯酚生成苯二酚的工藝簡單、反應條件溫和，氧化副產物為水，對環境沒有污染，是一種綠色生產工藝。苯酚雙氧水羥基化的關鍵是選擇合適的催化劑，目前用于催化苯酚羥基化的催化劑有改性分子篩、復合金屬氧化物、有機金屬絡合物等。目前已報道使用這些催化劑的雙氧水氧化苯酚羥基化反應轉化率普遍在40％～60％之間，其鄰苯二酚的轉化率均很少有超過75％。因此開發一種能保持良好的苯酚轉化率的同時又能獲得非常高的鄰苯二酚選擇性的催化劑顯得十分重要。

發明內容

基于此，有必要提供一種能保持良好的苯酚轉化率的同時又能獲得非常高的鄰苯二酚選擇性的Fe(Ⅱ)/MOF-5催化劑及其制備方法、應用。

一種Fe(Ⅱ)/MOF-5催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將MOF-5、FeSO₄·7H₂O和DMF混合混合反應，待反應完成后烘干既得所述Fe(Ⅱ)/MOF-5催化劑；

其中，所述FeSO₄·7H₂O中鐵元素的質量與所述MOF-5的質量比為(0.4-8):100。

上述Fe(Ⅱ)/MOF-5催化劑的制備方法通過將亞鐵離子負載在MOF-5上，由于MOFs材料的孔徑尺寸可控，孔道大小有序，使其在特定催化反應中具有擇形效應，有助于提高反應的選擇性。MOF-5是由4個Zn和一個O形成[Zn₄O]的無機基團，這個基團再和對苯二甲基連接形成三維立體、高比表面和孔隙結構規整的骨架結構，其比表面和孔容率比活性炭、沸石分子篩、二氧化硅都高很多，可以用做催化劑的載體來提高催化氧化的選擇性。此外，上述制備方法結合MOF-5的空間結構，選擇合適的亞鐵離子配比，提高所獲得的催化劑的催化效率，使得所制得的Fe(Ⅱ)/MOF-5催化劑在保證具有較強的催化效率的同時，能夠高選擇性地獲取鄰苯二酚。

在其中一實施例中，所述MOF-5與DMF的體積比為(1-2):1。

在其中一實施例中，所述FeSO₄·7H₂O中鐵元素的質量與所述MOF-5的質量比為1％-4％。

在其中一實施例中，將所述MOF-5、FeSO₄·7H₂O和DMF混合的步驟包括以下步驟：

將所述MOF-5分為兩批，第一批MOF-5和第二批MOF-5的質量比為1：(1-2)；

將所述第一批MOF-5、所述FeSO₄·7H₂O和所述DMF混合，待所述FeSO₄·7H₂O溶解后，再繼續加入所述第二批MOF-5，充分攪拌，混合均勻。

通過將MOF-5分批加入可以有效地提高MOF-5上的亞鐵離子的負載量，進而提高催化效率。