[發明專利]磁性核殼導電聚合物負載納米金催化劑的制備及其在對硝基苯酚加氫中的應用

有效

• 申請號: 202010176271.8
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111215152B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 祁彩霞;孫立波;蔣麟;張杰;鄭玉華;張淼;孫遜;蘇慧娟
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;B01J31/06;B01J35/00;B01J35/02;C07C213/02;C07C215/76
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 姜宏藝

本發明提供了一種磁性核殼導電聚合物負載納米金催化劑的制備及其在對硝基苯酚加氫中的應用。通過原位聚合法制備Fe₃O₄/導電聚合物核殼材料，并對其進行預處理。將預處理后的復合材料作為納米金催化劑的載體，采用導電聚合物穩定納米金顆粒，所制備的納米金催化劑應用于室溫下對硝基苯酚催化加氫制備對氨基苯酚的反應中具有優異的催化活性，且催化劑循環使用性能穩定。該發明對催化劑的制備合成具有重要意義，該系列催化劑可以實現納米表面金物種電子的精微調控，實現催化劑金活性位點的可控合成，且該方法合成簡單、成本低廉，催化劑易分離、催化活性及循環使用性能優異，適用于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種磁性核殼導電聚合物負載納米金催化劑的制備方法，還涉及所制備的催化劑在對硝基苯酚加氫中的應用，屬于負載型納米金催化劑的制備與應用技術領域。

背景技術

對氨基苯酚是一類重要的化工及醫藥中間體，可應用于解熱鎮痛類藥物如撲熱息痛、染料、對苯二胺類橡膠防老劑、照相顯影劑、殺菌劑、植物生長調節劑、石油及潤滑油抗氧劑等多個領域。對氨基苯酚的合成方法有硝基苯電化學還原法、硝基苯催化加氫法、對硝基苯酚鐵粉還原法、對硝基苯酚催化加氫法等。硝基苯電化學還原法生產工藝復雜，電化學還原過程不易控制，難以實現工業化生產；硝基苯催化加氫法雖然原料易得，但反應在硫酸等強酸介質中進行，副產物苯胺等雜質的存在導致精制困難，且產品中的微量的苯胺有致癌作用；對硝基苯酚鐵粉還原法工藝操作繁瑣、污染嚴重，制備過程中產生大量含芳胺的鐵泥和廢水，且產品含鐵量高，純度低，目前該工藝已被多數國家淘汰；而對硝基苯酚催化加氫法以納米貴金屬材料（如Au、Ag、Pd、Pt等）為催化劑工藝簡單，產品質量高，環境污染小，但催化劑的穩定性及分離回收問題是目前亟待解決的問題。目前，關于對硝基苯催化加氫工藝的研究重點集中在催化劑的制備工藝上。設計合成一種催化活性優異、穩定、高效且易循環使用的新型催化劑成為當前研究的熱點。

自從Haruta教授于上世紀80年代末報道納米Au的獨特催化性能后，納米Au催化劑一直是催化劑領域研究的熱點之一。負載型納米Au催化劑對包括CO氧化、丙烯環氧化、水煤氣變換反應、醇類選擇性氧化、不飽和醛類選擇加氫等多種反應表現出可觀的催化活性。磁性Fe₃O₄納米粒子已應用于磁流體、催化、生物醫藥、磁共振成像、數據存儲等領域。而將其作為納米Au催化劑的載體可以通過外加磁場方便地將催化劑從反應體系中分離出來，容易回收催化劑再利用，避免了耗能、耗時的分離步驟。

但磁性Fe₃O₄負載納米金催化劑的穩定性依然面臨挑戰。納米金顆粒容易在反應過程中團聚或脫落，循環使用能力差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種磁性核殼導電聚合物負載納米金催化劑的制備及其在對硝基苯酚加氫中的應用，解決納米金催化劑的穩定性差及難以循環使用問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

磁性核殼導電聚合物負載納米金催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）、制備磁性核殼載體：取一定量的導電聚合物單體、鹽酸和磁性Fe₃O₄粒子于容器中，冰水浴機械攪拌條件下加入過硫酸銨溶液，反應結束后所得產物經磁分離、洗滌干燥至恒重，得磁性核殼載體；

（2）、磁性核殼載體的預處理：首先對磁性核殼載體進行脫摻雜處理，然后選擇合適的處理溶劑對載體進行處理，最后洗滌干燥備用；所述的處理溶劑包括氧化劑、還原劑和摻雜劑；

（3）、Au@Fe₃O₄/導電聚合物核殼催化劑的制備：利用導電聚合物與氯金酸前驅體的氧化還原作用原位制備Au@Fe₃O₄/導電聚合物核殼催化劑，或者采用金膠吸附法在導電聚合物殼層負載納米金顆粒。