Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂及其制备方法与应用.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CN110876931A(43)申请公布日2020.03.13(21)申请号201911246529.0(22)申请日2019.12.06(71)申请人怀化学院地址418000湖南省怀化市鹤城区怀东路180号(72)发明人向柏霖陈桂刘小诺陈雅周仁杰(74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司44224代理人秦冉冉(51)Int.Cl.B01J23/72(2006.01)B01J37/08(2006.01)C07C37/60(2006.01)C07C39/08(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂及其制备方法与应用(57)摘要本发明涉及一种Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂及其制备方法与应用。该制备方法包括如下步骤：将铜盐、溶剂、对苯二甲酸、柠檬酸和十六烷基三甲基溴化铵混合，反应得到Cu-MOF-5；再对该Cu-MOF-5进行碳化处理，得到Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂。本发明既可解决现有MOF-5不稳定的问题，同时还可保留MOF-5在苯酚羟基化催化反应中的择形效应，有助于提高邻苯二酚的选择性。此外，还可保留MOF-5的高比表面性质，提高催化活性位点的分散性。CN110876931ACN110876931A权利要求书1/1页1.一种Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铜盐、溶剂、对苯二甲酸、柠檬酸和十六烷基三甲基溴化铵混合，反应得到Cu-MOF-5；对所述Cu-MOF-5进行碳化处理。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸与所述铜盐的摩尔比为1:100～1:400；所述十六烷基三甲基溴化铵与所述铜盐的摩尔比为1:50～1:250。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸与所述铜盐的摩尔比为1:150～1:350；所述十六烷基三甲基溴化铵与所述铜盐的摩尔比为1:100～1:200。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐与所述对苯二甲酸的摩尔比为1:0.5～1:2。5.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应温度为65℃～85℃，所述步骤(1)的反应时间为36h～120h。6.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的具体步骤：以5℃/min～12℃/min的升温速率升至500℃～900℃，对所述Cu-MOF-5进行恒温碳化处理1h～4h。7.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐选自氯化铜、硫酸铜、硝酸铜和醋酸铜中的一种或多种。8.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自乙醇、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。9.权利要求1至8任一项所述的制备方法得到的Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂。10.权利要求9所述的Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂作为苯酚羟基化反应催化剂的应用。2CN110876931A说明书1/7页Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种Cu基MOF-5衍生微孔碳催化剂及其制备方法与应用。背景技术[0002]苯二酚主要包括邻苯二酚、对苯二酚，是重要的有机中间体，用于合成克百威(呋喃丹)、残杀威、黄连素和肾上腺素、香兰素、胡椒醛等，还可用于染料、感光材料、电镀材料、特种墨水、助剂等。用双氧水直接氧化苯酚生成苯二酚的工艺简单、反应条件温，氧化副产物为水，对环境没有污染，是一种绿色生产工艺。苯酚双氧水羟基化的关键是选择合适的催化剂，提高催化活性，目前用于催化苯酚羟基化的催化剂有改性分子筛、复合金属氧化物、有机金属络合物等。目前已报导使用这些催化剂的双氧水氧化苯酚羟基化反应对邻苯二酚的选择性较差，邻苯二酚转化率较低。因此开发一种能保持良好的苯酚转化率的同时又能获得非常高的邻苯二酚选择性的催化剂显得十分重要。[0003]金属-有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks,MOFs)是含有氮或氧元素的有机配体与过渡金属离子通过络合作用自组装形成的具有周期性网络结构的新型纳米多孔骨架材料。MOF-5是金属-有机框架配合物家族中一个典型代表，由4个Zn和一个O形成[Zn4O]的无机基团，这个基团再和对苯二甲基连接形成三维立体、高比表面和孔隙结构规整的骨架结构，其比表面和孔容率比活性炭、沸石分子筛、二氧化硅都高很多。由于MOF-5材料的孔径尺寸可控，孔道大小有序，使其在特定催化反应中具有择形效应，有助于提高反应的选择性。但是，现有MOF-5稳定性很差，作为催化剂的载体在反应过程中易分解，循环使用性能差，使它在催