一种铁氮共掺杂介孔碳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CN106914267A(43)申请公布日2017.07.04(21)申请号201710204546.2(22)申请日2017.03.31(71)申请人温州大学地址325006浙江省温州市瓯海区东方南路38号温州市国家大学科技园孵化器(72)发明人余小春林大杰王舜金辉乐尹德武刘爱丽史重阳白金宝(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有限公司11335代理人王秀丽(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)C07C245/08(2006.01)C07C291/08(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种铁氮共掺杂介孔碳及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种铁氮共掺杂介孔碳及其制备方法和应用。其制备方法为取一水柠檬酸和六水硝酸镁加入到去离子水中，搅拌溶解，然后将该溶液置于烘箱中一段时间，至得到泡沫状的固体，即前驱体；将前驱体、氮源和铁盐混合一起，然后将混合物在氮气保护下，于气氛炉中进行灼烧，然后冷却至室温，即得到铁氮共掺杂介孔碳，即NMC-Fe。NMC-Fe为花状结构，花瓣有多层碳片组成，同时铁化合物分布在碳片中。本发明制得的铁氮共掺杂介孔碳产物稳定性高，并且利用其能够用于制备芳香偶氮类化合物，催化反应的化学选择性非常好，最终制得的偶氮苯的得率高达94％，相较于现有技术中的一般制备方法，得率有显著性提高。CN106914267ACN106914267A权利要求书1/1页1.一种铁氮共掺杂介孔碳，其特征在于，该铁氮共掺杂介孔碳的分子微结构为花状结构，花瓣有多层碳片组成，同时铁化合物分布在碳片中，其中氮含量为12.61％，铁含量为11.24％，碳含量为62.42％，比表面积为407.7cm3/g，平均孔径大小为3.45nm。2.权利要求1所述的铁氮共掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于，该方法：取一水柠檬酸和六水硝酸镁加入到去离子水中，搅拌溶解，然后将该溶液置于烘箱中，至得到泡沫状的固体，即前驱体；将前驱体、氮源和铁盐混合一起，然后将混合物在氮气保护下，于气氛炉中进行灼烧，然后冷却至室温，即得到铁氮共掺杂介孔碳。3.如权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于，所述氮源为三聚氰胺或尿素中的一种。4.如权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的制备方法，其特征在于，所述铁盐为亚铁氰化钾、硝酸铁、硝酸亚铁中的一种。5.权利要求1所述的铁氮共掺杂介孔碳作为催化剂制备芳香偶氮类化合物中的应用。6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，该应用具体是硝基苯类化合物在铁氮共掺杂介孔碳催化、溶剂条件和一定温度下，在碱、水合肼的作用下反应，加热回流,得到的产物再进行萃取，然后经干燥、过滤，快速柱层析，最终得到芳香偶氮类化合物。7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述碱为CH3ONa、NaOH、KOH、KOtBu、NaOtBu中的一种。8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述碱为NaOH。9.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述溶剂是四氢呋喃、苯、甲苯，乙腈，氯仿中的一种。10.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述溶剂是甲苯。2CN106914267A说明书1/7页一种铁氮共掺杂介孔碳及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于化学合成领域，涉及一种金属催化剂及其制备方法，具体为一种铁氮共掺杂石墨烯，以及利用该催化剂制备芳基偶氮类化合物的方法。背景技术[0002]芳基偶氮类化合物是工业上的重要原材料，其用途非常广泛，可作为染料、食品添加剂，显示剂以及自由基引发剂等。[0003]目前，多种方法可以合成偶氮苯，其中最经典的方法就是重氮盐与供电子基团取代的芳香化合物的偶联反应，或者是通过Mills反应，以及Wallach等反应来制备偶氮苯。另外通过来源易得、价格廉价的硝基苯为原料的还原偶联反应来制备偶氮苯的文献也比较多，该方法通常需要使用大量的过渡金属，在整个制备过程中也会产生大量的无机废物。2008年，Corma报道了以Au/TiO2催化的，以硝基苯为原料的一锅两步的方法制备偶氮苯，他们首先用氢气将硝基化合物用氢气还原为胺，然后再用氧气将得到的胺氧化为偶氮苯；到2014年，他们又报道了以Au/ZrO2为催化剂催化的，以硝基苯为原料一步合成偶氮苯的方法。Zhu等人报道了以Au/ZrO2为催化剂，白炽光或者紫外光照射下，在异丙醇溶液中将硝基苯直接转化为偶氮苯；到2014年，Zhu等人又报道了以石墨烯负载的纳米铜为催化剂，可见光照射下，同样在异丙醇溶液中将硝基苯直接转化为偶氮苯。Sakai报道了以In(OTf)3为催化剂，Et3SiH为氢源选择性的合成了偶氮苯类化合物。Gu等人报道以Pd纳米线为催化剂，在氢气氛围下，将硝