[發(fā)明專利]一種BC/CNT/MPc三元復(fù)合催化劑及其合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010131778.1
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111229325B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳世良;王欣彥;黃嘉馳;謝文杰;黃亦軍
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C02F1/72;C12P19/04;C12R1/01
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開了一種BC/CNT/MPc三元復(fù)合催化劑及其合成方法。合成方法是：將超聲處理的碳納米管分散液和氨基磺酸基金屬酞菁溶液加入到細(xì)菌纖維素基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，由木醋桿菌靜態(tài)培養(yǎng)，所得產(chǎn)物用鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液和超純水清洗，制得導(dǎo)電型細(xì)菌纖維素/碳納米管/金屬酞菁三元復(fù)合催化劑。所述的碳納米管是多壁碳納米管，表面含有2％的羧基；所述的碳納米管分散液由表面活性劑實現(xiàn)分散，表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨中的一種或兩種；使用的金屬酞菁為氨基磺酸基金屬酞菁；采用本發(fā)明的技術(shù)方案制備的細(xì)菌纖維素/碳納米管/金屬酞菁三元復(fù)合催化劑導(dǎo)電性能良好，且具有設(shè)備簡單、工藝簡便和易于操作等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電導(dǎo)型細(xì)菌纖維素/碳納米管/金屬酞菁(BC/CNT/MPc)三元復(fù)合催化劑的原位合成方法，屬于材料、化學(xué)與化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬酞菁(簡寫為MPc)是由四個對稱的異吲哚單元通過亞胺橋鍵連接而成的18π電子共軛大環(huán)化合物，環(huán)內(nèi)有一空穴，可以容納元素周期表中的大多數(shù)元素。同時，金屬酞菁外環(huán)的苯環(huán)上的氫原子可以被多種取代基取代。通過改變中心金屬和外環(huán)取代基的種類，可以獲得具有不同物理和化學(xué)性質(zhì)的金屬酞菁衍生物。金屬酞菁特殊的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其具有如下特征：(1)π電子在整個大環(huán)上共軛，且整個共軛分子呈現(xiàn)高度的平面性，各類氧化或還原催化反應(yīng)可在該平面的軸向位置發(fā)生；(2)金屬酞菁芳香環(huán)同時具有給電子特性和受電子特性；(3)金屬酞菁化合物的化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，耐常見的酸、堿和各種有機溶劑。因此，金屬酞菁可作為催化劑用于催化氧化、還原、脫羧和羥基化等多種類型的反應(yīng)。由于金屬酞菁獨特的平面結(jié)構(gòu)，使得分子之間極易締合形成低活性的二聚體或多聚體。在實際使用過程中，常將金屬酞菁負(fù)載于各種固相載體材料制備負(fù)載型異相催化劑來減少金屬酞菁分子之間的聚集。目前常用的負(fù)載型金屬酞菁制備路線較為復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、后處理過程繁瑣。另一方面，金屬酞菁的催化反應(yīng)活性高度依賴于反應(yīng)過程中的電子轉(zhuǎn)移效率，如果可以提高異相催化劑的電導(dǎo)率，提高金屬酞菁的電子傳輸性能，可以有效提高其催化反應(yīng)活性。因此，需要提供一種制備方法簡單、反應(yīng)條件溫和且具有良好電導(dǎo)性能的負(fù)載型金屬酞菁復(fù)合催化劑制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的負(fù)載型金屬酞菁制備路線較為復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻等不足，同時為了提高負(fù)載型金屬酞菁催化劑的電子傳輸性能，提供一種具有良好電導(dǎo)性能，且制備方法簡單、反應(yīng)條件溫和的負(fù)載型金屬酞菁復(fù)合催化劑及其制備方法。

本發(fā)明涉及一種電導(dǎo)型細(xì)菌纖維素/碳納米管/金屬酞菁(BC/CNT/MPc)三元復(fù)合催化劑，由細(xì)菌纖維素/碳納米管復(fù)合材料和原位負(fù)載在細(xì)菌纖維素/碳納米管復(fù)合材料上的金屬酞菁組成。細(xì)菌纖維素/碳納米管復(fù)合材料通過在生物合成細(xì)菌纖維素的過程中引入碳納米管獲得。

優(yōu)選地，碳納米管在BC/CNT/MPc三元復(fù)合催化劑中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％-25％，金屬酞菁在BC/CNT/MPc三元復(fù)合催化劑中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％-20％。

上述BC/CNT/MPc三元復(fù)合催化劑的合成方法，具體步驟如下：

步驟一、稱取葡萄糖、蛋白胨、酵母浸膏和無水乙醇，溶解于超純水中，獲得備用細(xì)菌纖維素基礎(chǔ)培養(yǎng)基；

步驟二、稱取碳納米管置于超純水中，再加入表面活性劑，水浴超聲處理，得到碳納米管分散液；

步驟三、稱取氨基磺酸基金屬酞菁，溶解于超純水中，得到氨基磺酸基金屬酞菁溶液；

步驟四、將步驟二所得碳納米管分散液和步驟三所得氨基磺酸基金屬酞菁溶液加入到步驟一所得備用細(xì)菌纖維素基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，攪拌分散均勻，得到混合培養(yǎng)基；對混合培養(yǎng)基進行滅菌后，加入木醋桿菌；

步驟五、將步驟四所得含有木醋桿菌的混合培養(yǎng)基水浴超聲處理，并靜態(tài)培養(yǎng)，靜態(tài)培養(yǎng)過程中每隔預(yù)設(shè)時長進行一次水浴超聲處理。

步驟六、將步驟五所得產(chǎn)物過濾并清洗，得到BC/CNT/MPc復(fù)合催化劑。