[发明专利]多功能集成型催化剂、合成方法及应用

说明书

一种多功能集成型催化剂、合成方法及应用，涉及催化剂领域。多功能集成型催化剂的化学式为C₃₆H₄₄Co₃N₄O₁₆，每个不对称单元由一个柔性的CBBA配体、两个Co(II)原子、一个μ‑O原子、两个配位的水分子以及一个N,N‑二甲基甲酰胺分子构成，通过引入有机功能组分的方式，利用可控的自组装过程，一方面构建了一个三核心Co₃O活性单元，另一方面构建了一维纳米孔道结构，并通过潜在的配位缺位，使其成为多功能集成化的催化剂材料。该多功能集成型催化剂的合成方法简单，反应条件温和，易于大批量生产。该多功能集成型催化剂主要是在环氧化合物开环反应、硫醚可控氧化及鲁米诺化学发光三个不同领域的应用。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，且特别涉及一种多功能集成型催化剂、合成方法及应用。

背景技术

催化剂材料在化工生产、环保、石化冶炼领域中具有决定性作用，新型高效催化剂可以有效降低工业生产过程的能耗及污染排放，提高物质的相互转化效率，对于推动社会经济发展及提升人民生活幸福指数具有重要作用。随着社会的飞速发展，多功能集成化的小型仪器设备受到越来越多的关注和需求，对于复杂的化工生产过程来说，如何在有限的设备空间内实现多个催化反应是亟需解决的难题。

目前对于催化剂材料的研究一般集中在单一功能的改进提升上，例如提高催化效率、延长催化寿命、降低催化剂成本等，而对于多功能集成型催化剂的研究则比较缺乏。多功能集成化的材料可以在同样单位体积的材料中实现原来多种不同材料相互联合才能实现的功能，对于缩减仪器设备体积、提升便携性、缩减成本等方面发挥重要作用，例如各类电子产品的多功能集成化和迷你化就得益于各类新型多功能集成材料的研发。因此，研发新型的多功能集成化的催化剂材料，对于未来化工生产行业的发展及相关学科的基础研究具有重要意义。

氧化类反应在当今的化工生产行业中扮演重要角色，例如各类化纤材料的生产、石油的脱硫以及多数高分子聚合单体的生产过程等都需要氧化型催化剂的参与才得以进行。目前的氧化类催化剂主要以Co、Mn及V等过渡金属以及Ru等贵金属体系组成，其中过渡金属体系由于价格低廉等原因被广泛采用。而单一金属及其氧化物不具备可实用的催化活性，一般会制备合金或多组分联合等方式提升其催化活性，但其催化活性往往局限于特定的反应中，无法应用到其他体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能集成型催化剂，通过引入有机功能组分的方式，利用可控的自组装过程，一方面构建了一个三核心 Co₃O活性单元，另一方面构建了一维纳米孔道结构，并通过潜在的配位缺位，使其成为多功能集成化的催化剂材料。

本发明的另一目的在于提供一种多功能集成型催化剂的合成方法，方法简单，反应条件温和，易于大批量生产。

本发明的另一目的在于提供一种多功能集成型催化剂的应用，主要是在环氧化合物开环反应、硫醚可控氧化及鲁米诺化学发光三个不同领域的应用。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种多功能集成型催化剂，多功能集成型催化剂的化学式为C₃₆H₄₄Co₃N₄O₁₆，简写为CBBA-Co，其结晶于单斜晶系，P2₁/c 空间群，CBBA-Co的每个不对称单元由一个柔性的CBBA配体、两个Co(II)原子、一个μ-O原子、两个配位的水分子以及一个N,N-二甲基甲酰胺分子构成。

进一步地，在本发明较佳实施例中，每个CBBA配体两端的羧基均以双齿桥联的模式连接两个不同的Co(II)原子，每个CBBA配体连接四个不同的Co(II)原子。