[发明专利]纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系，其特征在于：该催化 剂体系包括纳米碳材料骨架、离子液体层和金属催化剂；所述离子液体层包覆 于所述纳米碳材料骨架表面，所述金属催化剂均匀分散于所述离子液体层内； 所述离子液体层厚度为1nm-10nm。

2.根据权利要求1所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系，其 特征在于：该催化剂体系形状为纳米碳材料骨架所具有的形状，尺寸范围为 2nm-200nm。

3.根据权利要求1所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系，其 特征在于：所述纳米碳材料骨架为具有SP2结构的纳米碳材料。

4.根据权利要求3所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系，其 特征在于：所述纳米碳材料骨架为碳纳米管、纳米碳纤维、纳米金刚石、洋葱 碳、石墨和石墨烯中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系，其 特征在于：所述金属催化剂为杂多酸盐类、同多酸盐类、金属卤化物、金属硫 酸盐、金属氢氧化物或金属硝酸盐。

6.根据权利要求1所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系，其 特征在于：所述离子液体由阳离子和阴离子组成；其中：阳离子选自双甲基咪 唑类、乙腈基甲基咪唑类、氨基类、双氨基类、哌啶类、哌啶类双甲基、咪唑 类、吡啶类、胍类和醇胺类中的一种或几种；阴离子选自硼酸根、磷酸根、二 氰胺、三氟甲磺酸酯和三氟乙酸根中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系的制 备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)纳米碳材料的纯化处理：将碳纳米材料加入1～5mol/L的盐酸、硝酸 或盐酸与硝酸的混合酸溶液中，在常温下磁力搅拌2～3h，以除去纳米碳材料制 备过程中残留金属催化剂，然后将纳米碳材料洗至中性，放在干燥箱中烘干待 用；

(2)金属催化剂在离子液体中的分散：将金属催化剂溶解于离子液体中， 然后在超声分散仪中超声分散或直接搅拌分散，得到催化剂的离子液体溶液； 催化剂用量为大于0到其在离子液体中饱和溶解度量的80％；

(3)纳米碳材料在离子液体中的分散：将经步骤(1)处理所得纳米碳材 料与步骤(2)所得催化剂的离子液体溶液按照1:(8-15)的重量比例混合，混 合所得混合物置于超声波分散仪器中超声分散5-100分钟，得到混合均匀的浑 浊液；

(4)制备催化剂/离子液体/纳米碳胶体：将步骤(3)所得浑浊液转移至离 心管，在7000-15000转/分钟的转速下离心5-30分钟；倾倒回收上清液，下层 黑色胶体即为催化剂/离子液体/纳米碳胶体；

(5)制备纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系：将步骤(4)所得 胶体置于坩埚中并在真空条件下进行升温处理，升温速度为1-5℃/分钟，升温 至200-500℃停留5min-5h，得到所述纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体 系。

8.根据权利要求1所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系的应 用，其特征在于：将该催化体系应用于氧化还原过程、环氧化过程、酸碱催化 反应、偶联反应或加氢反应。

9.根据权利要求8所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系的应 用，其特征在于：将该催化体系应用于液相反应或气相反应；若为气相反应， 则对反应介质没有要求；若为液相反应，反应过程所选择的溶剂根据离子液体 种类进行选择。

10.根据权利要求9所述的纳米碳表面以离子液体为媒介的催化剂体系的 应用，其特征在于：该催化剂体系使用温度为室温～300℃。