[發明專利]單原子金屬光催化劑及其制備方法和在碳氧交叉偶聯反應中的應用

有效

• 申請號: 202011270835.0
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112354551B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 趙進才;劉天驕;宋文靜;趙鑫;孟滌;籍宏偉;馬萬紅;陳春城;車延科;盛樺;章宇超
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J31/22;C07C45/64;C07C49/84
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波

1.一種催化劑組合物在催化鹵代烴和醇制備醚或酚反應中的應用；

所述催化劑組合物包括一種單原子金屬光催化材料和輔助配體；

所述單原子金屬光催化材料為具有均勻分布的金屬原子的片層形態；金屬以離子的形式負載在基底表面，金屬負載量為0.04-0.36 wt%；

所述輔助配體選自吡啶、咪唑、氨基咪唑、聯吡啶、吡咯、吡唑和嘧啶中的至少一種；

所述鹵代烴選自對溴苯乙酮、對溴三氟甲苯、對溴苯甲腈、對溴苯甲醛、對溴苯甲酸乙酯、間溴苯乙酮、4-甲基二苯甲酮、5-溴-2-氰基吡啶或溴苯；

所述醇選自甲醇、乙醇、三氟乙醇、苯甲醇、異丙醇；

所述單原子金屬光催化材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟(1)：將小分子前驅體程序升溫煅燒得到石墨型氮化碳基底；

步驟(2)：將步驟(1)所述的基底分散在金屬鹽的極性有機溶液中，反應，得到所述單原子金屬光催化材料；

步驟(1)所述小分子前驅體選自尿素、單氰胺、二氰二胺、三聚氰胺中的至少一種；

步驟(2)中，所述金屬鹽選自氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳、鎳鈦菁四磺酸四鈉鹽或其各自水合物；

步驟(2)中，所述極性有機溶液中使用的極性有機溶劑選自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺二甲基縮醛或二甲基亞砜中至少一種。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，步驟(1)中，所述煅燒在馬弗爐中進行；所述煅燒時間為1-5 h，所述升溫速率為1-5℃/min；

步驟(1)中，在所述煅燒后還包括對基底進行清洗和干燥的步驟；所述清洗的步驟為，依次使用乙醇和水清洗若干次；所述干燥的時間為2-24 h。

3.根據權利要求1或2所述的應用，其特征在于，步驟(2)中，所述金屬鹽和基底的質量比為(1-60):500；

步驟(2)中，所述金屬鹽在所述極性有機溶劑中的濃度為0.02-5 mmol/L；

步驟(2)中，所述基底在所述極性有機溶劑中的濃度為1-5 g/L；

步驟(2)中，所述反應時間為1-12 h；

步驟(2)中，在所述反應后，還包括用反應溶劑進行清洗至少兩次；清洗后干燥，干燥時間為2-24 h。

4.根據權利要求1或2所述的應用，其特征在于，步驟(2)中，所述金屬鹽和基底的質量比為(20-60):500；

步驟(2)中，所述金屬鹽在所述極性有機溶劑中的濃度為0.05-2 mmol/L。

5.根據權利要求1或2所述的應用，其特征在于，所述催化鹵代烴和醇制備醚或酚反應，包括如下步驟：

將光催化劑、輔助配體、鹵代烴、有機堿、醇、有機溶劑添加于光反應器中，用400 nm光照射，反應后經純化得到產物；

所述光催化劑在反應體系中的濃度為0.5-10 g/L；

所述輔助配體在反應體系中的濃度為0.0003-0.02 mol/L；

所述鹵代烴在反應體系中的濃度為0.002-0.06 mol/L；

所述鹵代烴與所述醇的摩爾比為1:20-100；

所述鹵代烴與所述有機堿的摩爾比為1:0.5-5。