[發明專利]一種酸堿雙功能金屬/埃洛石雜化材料的制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210328742.1
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114700064B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 張俊華;黃茹露;彭林才;劉淮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J21/16
• 分類號: B01J21/16;B01J23/745;B01J23/755;B01J37/03;B01J37/34;C07C29/143;C07C41/26;C07D307/33;C07C33/32;C07C43/23;C07C33/22;C07C31/10;C07C31/12;C07C
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 沈艷尼

本發明公開一種酸堿雙功能金屬/埃洛石雜化材料的制備方法與應用，以具有特殊表面化學性質的埃洛石納米管為配體，結合配位設計策略，將埃洛石納米管與金屬溶液依次進行超聲、沉淀處理，有利于金屬離子與埃洛石納米管中表面結構的配位，再將其進行洗滌、干燥處理后得到金屬/埃洛石雜化材料；本發明的原材料具有綠色環保、成本低廉、資源豐富的優勢，本發明可以得到同時含有路易斯酸/路易斯堿位點的雜化材料，表現出高效的催化活性以及良好的穩定性，進一步提高了埃洛石納米管的應用價值，實現了資源高值化利用。

技術領域

本發明涉及酸堿功能化材料制備技術以及催化應用領域，具體涉及一種酸堿雙功能金屬/埃洛石雜化材料的制備方法與應用。

背景技術

催化轉化可再生的生物質及其衍生化合物制備生物燃料和高附加值化學品，對人類社會的可持續發展具有重要影響。乙酰丙酸、糠醛、5-羥甲基糠醛等來源于生物質的平臺分子，被認為是連接生物質和可再生化學品的橋梁。基于已建立的催化體系，均相催化劑的應用已十分成熟，無機酸是其中一種可實現高收率且具有成本效益的均相催化劑，但反應物和催化劑的分離成為工業應用中的主要障礙。然而，非均相催化劑具有易于從反應介質中去除的優點，有利于產品的純化和重復利用。因此，人們將研究重點轉向大量化學改性的固體載體衍生的各種固體酸催化劑。

埃洛石納米管是具有中空納米管結構的天然粘土礦物。由于其生物相容性和潛在應用，人們對這類性質的材料越來越感興趣。埃洛石納米管具有特殊的表面化學性質，由外表面的硅氧烷基團和內腔的鋁醇基團構成，其內腔和外表面的靶向化學修飾是通用的。功能化的埃洛石納米管成為催化劑的寶貴載體，促進了具有可調特性的催化應用。在催化路徑中，埃洛石納米管的特殊管狀形狀有利于具有活性的負載型金屬納米顆粒的分散和表面可用性。此外，由于局部濃度和限制的增加，空腔的存在為生產具有酸堿雙功能協同催化作用的材料開辟了新的可能性，且自身含有的酸性位點可以更好地充當催化材料中的活性組分。

發明內容

本發明提供一種酸堿雙功能金屬/埃洛石雜化材料的制備方法與應用，制備工藝簡單，生產成本低，綠色高效，催化性能穩定，可實現多次重復利用。

本發明通過以下技術方案實現：

一種酸堿雙功能金屬/埃洛石雜化材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將1g埃洛石納米管分散在10-50mL金屬溶液中；

(2)將步驟(1)的混合物進行超聲處理；

(3)將步驟(2)的混合物在室溫下靜置沉淀；

(4)將步驟(3)的混合物過濾洗滌、干燥后得到金屬/埃洛石雜化材料，其結構通式為M(x)@HNTs，其中M為金屬，x為溶液濃度，HNTs為埃洛石納米管。

步驟(1)金屬溶液為HfCl₄溶液、FeCl₃溶液、NiCl₂溶液中的至少一種。

步驟(1)金屬溶液濃度為0.03-0.10mol/L。

步驟(2)超聲處理時間為10-60min。

步驟(3)靜置沉淀時間為4-12h。

步驟(4)洗滌是使用去離子水洗滌三次，再將其在80℃干燥12h。

本發明的技術方案中，埃洛石納米管來自市售。

本發明還提供所述酸堿雙功能金屬/埃洛石雜化材料作為催化劑在羰基類化合物轉移加氫反應中的應用，具體步驟如下：

將0.1g金屬/埃洛石雜化材料、0.2g羰基類化合物和20mL異丙醇溶劑混合置于密封高壓反應釜中，在140-180℃，反應1-4h，制備得到羰基類化合物轉移加氫產物，將金屬/埃洛石雜化材料催化劑過濾，并用無水乙醇和去離子水分別洗滌三次，在80℃干燥12h后回收循環利用。