[发明专利]Ag/C60催化剂、其合成方法及其在卤代硝基芳烃和硝基芳香醛催化加氢反应中的应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种C₆₀原位负载Ag纳米晶新型催化剂，该催化剂的制备方法及其在卤代硝基芳烃和硝基芳香醛选择催化加氢反应中的应用。

二、背景技术

高效选择性催化芳香族硝基化合物加氢在工业领域中具有重要的意义，其产物芳香胺是一类重要的化学中间体，在染料，香料，聚氨酯橡胶，农用化学品，制药和非线性光学材料等领域有着很重要的应用。Pt，Pd，Ru，Rh，Ir，Re和雷尼Ni是目前催化芳香族硝基化合物加氢的常用催化剂，他们虽然有比较高的活性，但是选择性不高。而且Pt，Pd，Ru，Rh，Ir，Re等金属资源稀缺，价格昂贵，雷尼Ni稳定性差，不易存储。以上催化剂还存在三个共同的棘手问题：(1)卤代硝基芳烃加氢还原时会产生脱卤副反应；(2)有醛基等易还原基团同时存在时，反应选择性较差；(3)反应过程中有羟胺衍生物积累，此物易爆炸，有颜色，不但会污染产物，还存在着很大的安全隐患。为了解决这些问题，通常加入助剂或者抑制剂以改善催化剂的性能，虽然在一定程度上可以抑制羟胺的积累，但却降低了催化剂的活性，提高了催化剂的成本，同时助剂或抑制剂不容易和催化剂分离，不利于工业生产。因而，迫切需要设计并合成出新的高活性、高选择性的催化剂以实现低能耗，环境友善地生产高质量的芳香族胺基化合物。

纳米科学的迅速发展，给催化科学带来了新的契机。纳米级金属氧化物和非金属氧化物负载Au，Pd，Pt，Ir等催化剂在催化氧化、还原等反应中显示出优良的催化活性；Au/TiO₂，Pt/γ-Fe₂O₃，Ni/TiO₂，Ru/SnO₂和聚乙烯吡咯烷酮稳定的Ru纳米粒子显示了优良的催化卤代硝基芳烃加氢的性能，但是这些催化剂的成本都很高。Ag作为一种相对廉价的贵金属，它的催化加氢性能，很少有人研究。最近邱介山等人(Chen Y.Y.，Qiu J.S.Chem.Commun.，2005，5298-5300)报道了无定型SiO₂负载的Ag纳米粒子催化剂能够有效的催化卤代硝基芳烃加氢制备相应的氯代苯胺，解决了硝基化合物催化加氢中的脱卤问题，但是催化剂制备过程比较繁杂，不利于工业生产。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种高效Ag/C₆₀催化剂，其利用C₆₀负离子作为还原剂，一步合成Ag纳米粒子/C₆₀纳米粒子负载型催化剂，工艺方法简单。此外本发明还提供了该催化剂在卤代硝基芳烃和硝基芳香醛催化加氢反应中的应用。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种Ag/C₆₀催化剂，其特征在于它由以下方法制备而成：

(1)制备新鲜的C₆₀一价负离子的THF(四氢呋喃)溶液；

(2)室温下将步骤(1)制备的C₆₀一价负离子的THF溶液按C₆₀∶AgNO₃＝0.1~1∶1摩尔比比例快速加入到AgNO₃水溶液中，室温下搅拌二十分钟，离心分离后所得沉淀物在60℃真空干燥，即制得催化剂。

上述Ag/C₆₀催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备新鲜的C₆₀一价负离子的THF溶液；

(2)室温下将步骤(1)制备的C₆₀一价负离子的THF溶液按C₆₀∶AgNO₃＝0.1~1∶1摩尔比比例快速加入到AgNO₃水溶液中，室温下搅拌二十分钟，离心分离后所得沉淀物在60℃真空干燥，即制得催化剂。