[發明專利]一種3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201910506001.6
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110479373A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 李忠玉;李清萍
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J31/18
• 分類號: B01J31/18;C07D303/04;C07D301/19
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本發明涉及一種3α?(對叔丁基苯氧基)?α?(硝基)?酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑的制備方法，包括步驟：碳納米管的預處理，3α?(對叔丁基苯氧基)?α?(硝基)?酞菁鋅的制備和3α?(對叔丁基苯氧基)?α?(硝基)?酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑的制備。本發明的有益效果是：復合光催化劑制備成本低，純度高，制備工藝簡單；實現了對苯乙烯的高效催化，其催化活性要明顯好于3α?(對叔丁基苯氧基)?α?(硝基)?酞菁鋅顆粒，可應用于工業中苯乙烯的催化。

技術領域

本發明具體涉及一種3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑的制備方法。

背景技術

近年來，金屬酞菁由于其新穎的材料特性，在催化研究方面吸引了越來越多的關注。酞菁是一種平面大共軛芳香體系的化合物，酞菁的中心空穴可與鐵、鎂、鈷、鋅、銅、鋁、鎳等多種金屬元素發生配位，得到金屬酞菁。酞菁化合物具有18 π的電子共軛結構，并且酞菁的電子密度非常均勻。目前，酞菁化合物主要研究是對稱酞菁，對于不對稱的酞菁的研究相對較少，與傳統的對稱酞菁相比，它擁有優異的光物理以及化學性能。在分子整流器、氣敏傳感器、光致電荷轉移、光動力療法、非線性光學等有廣泛的應用。酞菁是高度共軛的平面大分子，在此平面區域內的軸向能夠發生催化反應，芳環可以作為電子受體和電子給體。但是，金屬酞菁的主要問題是其在溶液中極易發生團聚現象從而會影響光催化性能。碳納米管 (CNTs) 是一種具有特殊結構的準一維納米材料，它是通過石墨烯卷曲而成的管狀結構。多壁碳納米管 (MWCNTs) 的表面改性使其能提高反應活性并提供活性位點，通常被用于有機大環化合物的載體。運用超聲浸漬法將酞菁固定在MWCNTs表面有效地阻止了酞菁的聚集，從而增強了酞菁的催化活性。它為設計和開發具有獨特催化性能的復合材料開辟了新的機遇。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：基于上述問題，本發明提供一種3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的一個技術方案是：一種3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑，由3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅和多壁碳納米管復合而成，3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅結構式如下：

本發明所述的一種3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1) 碳納米管的預處理

稱取多壁碳納米管，放入三口燒瓶中，加入50~70 wt %的濃硝酸，120~150℃加熱攪拌8~10 h，反應結束后冷卻，用水洗至中性；

(2) 3-對叔丁基苯氧基鄰苯二甲腈的制備

將3-硝基鄰苯二腈和對叔丁基苯酚倒入燒瓶，加入LiOH?H₂O，氮氣保護下于50℃攪拌11 h，反應結束后冷卻，飽和NaCl水溶液中，過濾，用飽和NaCl水溶液洗滌，取濾餅烘干，得到純的白色產物；

(3) 3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅的制備

將3-對叔丁基苯氧基鄰苯二甲腈、3-硝基鄰苯二腈、二水合乙酸鋅、催化劑1,8-二氮雜二環[5,4,0]十一碳-7-烯和溶劑正戊醇加入反應容器，在氮氣保護下加熱攪拌，回流冷凝，135℃反應5 h，冷卻靜置到室溫，抽濾，洗滌，烘干，得到粗品，通過柱層析進行純化；

(4) 3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅/多壁碳納米管催化劑的制備

將3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅和多壁碳納米管加入乙醇溶液中，超聲負載2~6 h，得到3α-(對叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁鋅/多壁碳納米管復合催化劑的制備。

(5) 苯乙烯催化反應