[发明专利]一种磁性配合物基催化剂的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性配合物基催化剂制备方法及其应用，具体涉及一种Fe₃O₄@MOF@Ag的制备方法及其应用，属于材料科学、纳米材料、金属有机配合物、化工、催化等技术领域。 

背景技术

纳米材料由于具有特殊的性能和广泛的应用，得到了人们越来越多的关注。其中，因纳米银具有量子尺寸效应、表面界面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，在催化等多技术领域具有广泛的应用。因制备是应用的前提和基础，所以，纳米银的制备是材料科学、纳米材料、金属有机配合物、化工、催化等技术领域工作者研究的重点内容之一。 

因纳米银具有高的比表面能，在合成和应用过程中极易发生团聚，导致其材料实际催化利用率降低。为此，为提高纳米银的催化活性，其制备以得到单分散、粒子形状可控的粒子为目的，其中，制备负载型纳米银复合材料催化剂，是达到该目的重要的途径和挑战。在该制备技术中，选择具有特定结构的载体是很重要的，一方面该载体有利于提高银的分散度，尤其可减少银的用量，降低催化剂成本，另一方面，可发挥其协同作用、提高催化活性、提高稳定性、并延长催化剂的使用寿命，若兼具制备简单、反应能耗低等特点的负载型纳米银复合材料催化剂，必具有广阔的应用前景。 

金属有机框架物(Metal-Organic Frameworks,  MOF_S)，也称金属有机配位聚合物，是一类由过渡金属离子或金属簇与有机配体之间的配位作用、超分子作用、氢键等自组装成的具有规则的多孔网络结构的新型孔材料。与其它的多孔材料。如活性炭、沸石分子筛、碳纳米管相比较， MOF_S具有孔隙率高、孔结构及孔表面可调、孔径大小分布均匀、热稳定性好等特点，在催化、药物载体、气体吸附存储、磁性材料、光学材料等领域，已显示出了很好的应用前景，是一类新型多功能新材料。 

目前，制备MOF_S的方法主要有扩散法和溶剂热法。扩散法是指反应物溶液通过液面接触、扩散、反应等过程生成目标产物的一种方法。主要包括液相扩散、气相扩散和溶胶—凝胶扩散法。此方法反应条件比较温和，能够较好的控制体系的反应速率，是应用较早的一种制备方法，但其不足是制备操作繁琐、反应周期长、不好实现晶体的可控合成、长出的晶体不规则等。溶剂热法是指将反应物及溶剂置于密闭反应器内，通过对反应体系加压、加热来创造一个高压、高温的反应环境，使溶液中物质间发生化学反应的一种合成方法。在MOFs晶体材料合成方面，此种方法合成的晶体具有晶体结晶性好、形状规整、所用设备简单、操作易行等优点，目前己成为制备MOFs最常用的方法。但其局限性在于制备时间也较长，并需要高温高压步骤，对生产设备以及高能耗的挑战性等阻碍了该法在工业生产中的应用。 

发明内容

本发明的技术任务之一是为了弥补现有技术的不足，提供一种磁性MOF配合物负载纳米银催化剂的制备方法，即Fe₃O₄@MOF@Ag的制备方法，该制备方法提供了一种具有磁性、MOF和纳米银协同作用的三元复合材料的制备方法，所用原料成本低，制备工艺简单，反应能耗显著降低，具有工业应用前景。 

本发明的技术任务之二是提供该磁性配合物基催化剂的用途，该催化剂用于催化不饱和有机物的氢化反应，催化剂用量少，催化活性高，催化剂可循环使用，并可通过外加磁场对催化剂进行回收再利用。 

本发明的技术方案如下： 

1. 一种磁性配合物基催化剂的制备方法

（1）制备Fe₃O₄@MOF

向5-20mL乙醇中，加入5.0-8.0mg、粒径为150-170nm的表面巯基化Fe₃O₄ 微球，加入0.4-0.6 mmol 的四水硝酸镉，加入0.4-0.6 mmol的配体HL，室温120W超声4-10min，离心分离，用体积比为1:1的乙醇和水的混合液洗涤晶体3次，制得直径约为90nm、长约为2um的棒状晶体Fe₃O₄@MOF；晶体产率为85-90%；

（2）制备Fe₃O₄@MOF@Ag