[發(fā)明專利]碳化八面體材料HKUST-1-400的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010943227.5
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112206777B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王龍;田安琪;羅享豪;李東升
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J35/10;C07C209/68;C07C211/48;C07C213/08;C07C217/84;C07C211/52;C07C217/58;C07D213/38
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳化八面體材料HKUST?1?400及其制備方法，并將其用于催化借氫反應(yīng)，來制備二級胺類化合物。制備過程如下：將HKUST晶體置于坩堝中，于馬弗爐中煅燒，以1?3℃/min升至300?500℃，并在該溫度下保持3?7h，之后以1?3℃/min降至室溫，最后充分研磨，即可得到黑褐色顆粒。該顆粒的直徑在10~20納米之間。該材料是以HKUST?1為前驅(qū)體進(jìn)行制備的，在煅燒后仍然能夠保持完整的正八面體構(gòu)形，且參與反應(yīng)后結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定。該制備過程簡單，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有較大的應(yīng)用前景。該催化劑可應(yīng)用于催化借氫反應(yīng)，以較高的產(chǎn)率制備二級胺類產(chǎn)物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳化八面體材料HKUST-1-400的制備方法及其應(yīng)用，屬于新材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬有機骨架材料(MOFs)是一種由金屬離子與有機官能團(tuán)通過共價鍵或者離子-共價鍵相互聯(lián)接而成的具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。它不僅拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)豐富，而且具有比傳統(tǒng)多孔材料更高的比表面積，同時結(jié)構(gòu)兼具可設(shè)計性、可剪裁性、易功能化等特點，在氣體存儲、分離、捕集，選擇性催化，手性拆分，藥物分離以及傳感器等諸多領(lǐng)域都表現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。然而，因其耐高溫、耐堿能力差，大大地限制了在有機催化中的發(fā)展。MOFs衍生碳材料是一種以MOFs材料為前驅(qū)體，將通過水熱法合成的具有多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積、雜化特性和可調(diào)諧孔隙率的金屬有機骨架材料置于高溫下煅燒碳化得到。它具有更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在催化多次仍能保持，并仍然具有優(yōu)異的催化活性，使得我們趨向于研究這種催化劑的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳化八面體材料HKUST-1-400的制備方法。本發(fā)明所述的一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳化八面體材料HKUST-1-400是通過以金屬有機骨架材料HKUST-1為前驅(qū)體得到的，主要成分是一價銅，直徑分布在10-20nm之間。

本發(fā)明所述的一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳化八面體材料HKUST-1-400，可以在300-500℃的氮氣氛圍下進(jìn)行制備，獲得黑褐色粉末。

本發(fā)明所述的一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳化八面體材料HKUST-1-400具有以下特點：過程簡單，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有較大的應(yīng)用前景。

本發(fā)明所述的一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳化八面體材料HKUST-1-400的制備方，其步驟如下：

(1)將置于坩堝中，于馬弗爐中煅燒，保持氮氣吹掃，以1-3℃/min升至300-500℃，并在該溫度下保持3-7h。之后以1-3℃/min降至室溫，最后充分研磨，即可得到黑褐色顆粒，即為HKUST-1-400。所制備得到的產(chǎn)品中，銅的含量按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，一價銅含量為95％，二價銅含量為5％。

該Cu-MOF衍生碳材料催化劑是一種以HKSUT-1作為前驅(qū)體得到的。HKSUT-1的制備參見文獻(xiàn)：Chui S Y,Lo M F,Charmant J P H,et al.A Chemically FunctionalizableNanoporous Material[Cu₃(TMA)₂(H₂O)₃]n[J].Science,283,5405,1148-1150。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案，經(jīng)過煅燒后，能夠保持其原有的正八面體構(gòu)形。經(jīng)過煅燒后，并未出現(xiàn)無定型碳，即組成框架的碳依然保持MOF配體的有機碳。

采用所述的方法制備得到的碳化八面體材料HKUST-1-400作為催化劑在催化借氫反應(yīng)中的應(yīng)用。

作為優(yōu)選方案，將制備得到的碳化八面體材料HKUST-1-400作為催化劑在催化借氫反應(yīng)中制備苯胺上的應(yīng)用。