[發明專利]Cu基MOF-5衍生微孔碳催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201911246529.0
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110876931A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 向柏霖;陳桂;劉小諾;陳雅;周仁杰
• 申請（專利權）人: 懷化學院
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J37/08;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: 秦冉冉

本發明涉及一種Cu基MOF?5衍生微孔碳催化劑及其制備方法與應用。該制備方法包括如下步驟：將銅鹽、溶劑、對苯二甲酸、檸檬酸和十六烷基三甲基溴化銨混合，反應得到Cu?MOF?5；再對該Cu?MOF?5進行碳化處理，得到Cu基MOF?5衍生微孔碳催化劑。本發明既可解決現有MOF?5不穩定的問題，同時還可保留MOF?5在苯酚羥基化催化反應中的擇形效應，有助于提高鄰苯二酚的選擇性。此外，還可保留MOF?5的高比表面性質，提高催化活性位點的分散性。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，特別是涉及一種Cu基MOF-5衍生微孔碳催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

苯二酚主要包括鄰苯二酚、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，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，提高催化活性，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。目前已報導使用這些催化劑的雙氧水氧化苯酚羥基化反應對鄰苯二酚的選擇性較差，鄰苯二酚轉化率較低。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。

金屬-有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是含有氮或氧元素的有機配體與過渡金屬離子通過絡合作用自組裝形成的具有周期性網絡結構的新型納米多孔骨架材料。MOF-5是金屬-有機框架配合物家族中一個典型代表，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。由于MOF-5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。但是，現有MOF-5穩定性很差，作為催化劑的載體在反應過程中易分解，循環使用性能差，使它在催化領域的使用收到很大限制。

發明內容

基于此，本發明旨在提供一種能夠得到對鄰苯二酚選擇性高、穩定性好的Cu基MOF-5衍生微孔碳催化劑的制備方法。

技術方案如下：

一種Cu基MOF-5衍生微孔碳催化劑的制備方法，包括如下步驟：

將銅鹽、溶劑、對苯二甲酸、檸檬酸和十六烷基三甲基溴化銨混合，反應得到Cu-MOF-5；

對所述Cu-MOF-5進行碳化處理。

本發明還提供上述制備方法得到的Cu基MOF-5衍生微孔碳催化劑及其作為苯酚羥基化反應催化劑的應用。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明通過將銅鹽、溶劑、對苯二甲酸、檸檬酸和十六烷基三甲基溴化銨混合，反應得到Cu-MOF-5；再對所述Cu-MOF-5進行碳化處理得到Cu基MOF-5衍生微孔碳催化劑。

采用銅鹽作為銅源、對苯二甲酸作為有機配體，添加檸檬酸和十六烷基三甲基溴化銨，可制備穩定性好、結構規則的金屬有機框架材料Cu-MOF-5；再對Cu-MOF-5進行碳化處理，得到含銅多孔碳催化材料，可以提高催化活性位點的分散性。本發明既可解決現有MOF-5不穩定的問題，同時還可保留MOF-5在苯酚羥基化催化反應中的擇形效應，有助于提高鄰苯二酚的選擇性。此外，還可保留MOF-5的高比表面性質，提高催化活性位點的分散性。

附圖說明

圖1為實施例1得到的Cu-MOF-5和Cu-MOF-5(C)的XRD譜圖；

圖2(a)為實施例1得到的Cu-MOF-5的SEM圖，圖2(b)為Cu-MOF-5(C)的SEM圖。