一种铜单原子催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113289623A(43)申请公布日2021.08.24(21)申请号202110553506.5C07C17/263(2006.01)(22)申请日2021.05.20C07C25/24(2006.01)C07C29/34(2006.01)(71)申请人武汉大学C07C33/42(2006.01)地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山C07D333/08(2006.01)武汉大学(72)发明人顾栋张元腾(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人李炜(51)Int.Cl.B01J23/72(2006.01)B01J37/08(2006.01)B01J35/10(2006.01)C07C2/84(2006.01)C07C15/50(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种铜单原子催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种铜单原子催化剂及其制备方法和应用。本发明所制备的铜单原子催化剂负载于氮掺杂有序介孔碳上，具有可控的介观结构，通过介孔碳中丰富的氮元素来锚定铜单原子。本发明提供的制备方法为：首先通过硬模板方法将多巴胺盐酸盐、金属铜盐灌入SBA‑15介孔二氧化硅的孔道中，经过高温碳化后，用NaOH除去二氧化硅模板，即可得到铜单原子催化剂。该铜单原子催化剂可以有效催化末端炔烃的选择性氧化偶联，并显示出优异的收率和选择性。催化剂可以通过简单的离心或过滤将其分离并重复使用。本发明开辟了一条制备铜单原子用于催化炔烃偶联反应的途径。CN113289623ACN113289623A权利要求书1/1页1.一种铜单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)合成表面具有丰富硅羟基的介孔二氧化硅模板；(2)配制金属铜盐前驱体溶液；(3)将盐酸多巴胺加入到金属铜盐前驱体溶液中，充分分散得到溶液A；(4)将具有丰富硅羟基的介孔二氧化硅模板加入到溶液A中，搅拌均匀得到浊液；将浊液密封，保温反应，反应后进行烘干和干燥；(5)将步骤(4)中得到的盐酸多巴胺‑铜盐‑二氧化硅复合物煅烧，煅烧以后除去二氧化硅模板，经冷冻干燥，即得铜单原子催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面具有丰富硅羟基的介孔二氧化硅模板包括SBA‑15‑OH、MCF‑OH、KIT‑6‑OH、SBA‑12‑OH、FDU‑12‑OH、SBA‑16‑OH和P‑SBA‑15‑OH。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面具有丰富硅羟基的介孔二氧化硅模板采用如下方法制备：在反应容器中加入二氧化硅和表面活性剂的混合物、浓硝酸和过氧化氢溶液，回流反应，经过滤、洗涤、干燥，即得到表面具有丰富硅羟基的模板；所述表面活性剂为P123或F127。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属铜盐前驱体溶液由金属铜盐溶于乙醇水溶液中得到。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述金属铜盐包括硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、醋酸铜和乙酰丙酮铜；所述乙醇水溶液中乙醇的体积含量为10％～90％。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属铜盐前驱体溶液与盐酸多巴胺的摩尔比为0.1‑2:100。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述具有丰富硅羟基的介孔二氧化硅模板与溶液A的用量比为0.3g‑0.9g:10mL。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中保温温度为40～70℃，保温反应时间为拌2～4小时；所述烘干温度为70～90℃。9.一种铜单原子催化剂，其特征在于：采用步骤1‑8任一项所述的方法制备。10.权利要求9所述的铜单原子催化剂在催化炔烃偶联的应用。2CN113289623A说明书1/5页一种铜单原子催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种具有可控介观结构的新型铜单原子催化剂及其制备方法及应用。背景技术[0002]单原子催化剂由于其独特的电子性质，百分之百的金属原子利用率，被认为是一种极具发展前景的新型催化剂。介孔碳材料具有表面的疏水性，高耐腐蚀性，高的比表面积、均一可调的孔径、高的孔容和表面易处理等优点，因此，受到了越来越多研究者们的关注。然而，常见的碳载体单原子催化剂常常由于其比表面较低，孔径大多为微孔，限制了催化过程中反应物与催化位点的接触效率与分子扩散。因此，极大地限制了单原子催化剂在催化有机分子转化方面的应用。1,3共轭二炔是一类重要的药物中间体，是多种天然产物和有机功能材料中的常见组成部分。常见的合成1,3共轭二炔的方法主要是均相催化末端炔烃偶联，然而，均相系统通常需要过量的配体以实现高效率，并需要繁琐的过程来分离产