[發(fā)明專利]一種利用斷鍵策略制備納米復合材料的方法及其在催化CO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210232037.1
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114522733A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛鴻婷;李海峰;貟亞培;方亞平;朱滿洲
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J23/52;B82Y30/00;B82Y40/00;C07C51/15;C07C57/42
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發(fā)明公開了一種利用斷鍵策略制備納米復合材料的方法及其在催化CO₂炔基化反應中的應用，是對ZIF?8進行處理使其在保持結(jié)構(gòu)特征的前提下出現(xiàn)斷鍵，然后將其作為載體負載Au₁₂Ag₃₂納米團簇，獲得Au₁₂Ag₃₂/ZIF?8(300℃)納米復合材料。本發(fā)明通過斷鍵策略解決了Au₁₂Ag₃₂納米團簇無法通過常規(guī)的物理吸附與ZIF?8復合的問題。該納米復合材料的制備合成條件溫和，不需要其他添加劑，可用于催化末端炔羰基化反應，有效利用轉(zhuǎn)換CO₂，具有較高的活性和穩(wěn)定性，同時催化劑可循環(huán)利用五次，活性保持不變，具有很好的實用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用斷鍵策略制備納米復合材料的方法及其在催化CO₂炔基化反應中的應用。

背景技術(shù)

在有機工業(yè)中炔酸及其衍生物是重要的中間體，它在合成醫(yī)藥、塑料和樹脂等化工產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用。在1942年，MarieReimer發(fā)表了苯丙炔酸的合成方法，之后有研究人員用光能來制備苯丙炔酸，但產(chǎn)率較低。在地球資源中，二氧化碳由于具有無毒、豐富和價廉等優(yōu)點且是最容易獲得的資源。因此，利用CO₂的炔基化反應制備苯炔酸，在可持續(xù)發(fā)展背景下是可取的，其可在獲得目標產(chǎn)物的同時減弱溫室效應的影響。

在2011年，Zhang Yugen課題組在120℃溫度下使用不含過渡金屬的催化劑、在1.2倍當量Cs₂CO₃和2.5atm CO₂條件下進行了CO₂的炔基化反應(Green Chem.2011,13,1275-1279)。 Cheng peng課題組，在MIL-101上合成了Ag納米顆粒，以2.7mol％的Ag含量、1.5倍當量 Cs₂CO₃、1.0atmCO₂、50℃和5mLDMF的反應條件下，制備炔酸(Angew.Chem.Int.Ed.2015, 54,988-991)。Manoj Trivedi課題組在MOL-101上合成了一系列的Pd-Cu納米晶，在1.5倍當量Cs₂CO₃、1.0atmCO₂、25℃、5mL溶劑和24h的條件下催化CO₂的炔基化反應(New J. Chem.,2016,40,3109)。Francis Verpoort課題組使用Cu(IN)-MOF催化劑，在1.5倍當量Cs₂CO₃、 1.0atmCO₂、80℃和3mLDMF溶劑條件下進行了反應(Journal ofCO₂ Utilization 39(2020) 101177)。到目前為止，CO₂的炔基化反應制備苯炔酸的催化劑體系依然面臨著種種挑戰(zhàn)，如反應溶劑用量過多，催化劑金屬用量大、反應溫度高、CO₂壓力大、用堿量大等弊端。所以，如何制備高活性的催化劑體系就成為一種迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，利用斷鍵策略成功合成了催化劑Au₁₂Ag₃₂/ZIF-8 (300℃)，實驗證明其可在溫和條件下，高效的催化CO₂的炔基化反應，并且該催化劑能夠循環(huán)多次使用，活性不降。

本發(fā)明利用斷鍵策略制備納米復合材料，以解決Au₁₂Ag₃₂納米團簇無法通過常規(guī)物理吸附與載體ZIF-8復合的問題，包括如下步驟：

步驟1：分別合成ZIF-8和Au₁₂Ag₃₂納米團簇；

步驟2：將步驟1獲得的ZIF-8在馬弗爐中進行煅燒處理，得到帶有斷鍵性質(zhì)的載體材料 ZIF-8(300℃)；