[发明专利]一种3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种3α‑(对叔丁基苯氧基)‑α‑(硝基)‑酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂的制备方法，包括步骤：碳纳米管的预处理，3α‑(对叔丁基苯氧基)‑α‑(硝基)‑酞菁锌的制备和3α‑(对叔丁基苯氧基)‑α‑(硝基)‑酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂的制备。本发明的有益效果是：复合光催化剂制备成本低，纯度高，制备工艺简单；实现了对苯乙烯的高效催化，其催化活性要明显好于3α‑(对叔丁基苯氧基)‑α‑(硝基)‑酞菁锌颗粒，可应用于工业中苯乙烯的催化。

技术领域

本发明具体涉及一种3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂的制备方法。

背景技术

近年来，金属酞菁由于其新颖的材料特性，在催化研究方面吸引了越来越多的关注。酞菁是一种平面大共轭芳香体系的化合物，酞菁的中心空穴可与铁、镁、钴、锌、铜、铝、镍等多种金属元素发生配位，得到金属酞菁。酞菁化合物具有18 π的电子共轭结构，并且酞菁的电子密度非常均匀。目前，酞菁化合物主要研究是对称酞菁，对于不对称的酞菁的研究相对较少，与传统的对称酞菁相比，它拥有优异的光物理以及化学性能。在分子整流器、气敏传感器、光致电荷转移、光动力疗法、非线性光学等有广泛的应用。酞菁是高度共轭的平面大分子，在此平面区域内的轴向能够发生催化反应，芳环可以作为电子受体和电子给体。但是，金属酞菁的主要问题是其在溶液中极易发生团聚现象从而会影响光催化性能。碳纳米管 (CNTs) 是一种具有特殊结构的准一维纳米材料，它是通过石墨烯卷曲而成的管状结构。多壁碳纳米管 (MWCNTs) 的表面改性使其能提高反应活性并提供活性位点，通常被用于有机大环化合物的载体。运用超声浸渍法将酞菁固定在MWCNTs表面有效地阻止了酞菁的聚集，从而增强了酞菁的催化活性。它为设计和开发具有独特催化性能的复合材料开辟了新的机遇。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂，由3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌和多壁碳纳米管复合而成，3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌结构式如下：

本发明所述的一种3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1) 碳纳米管的预处理

称取多壁碳纳米管，放入三口烧瓶中，加入50~70 wt %的浓硝酸，120~150℃加热搅拌8~10 h，反应结束后冷却，用水洗至中性；

(2) 3-对叔丁基苯氧基邻苯二甲腈的制备

将3-硝基邻苯二腈和对叔丁基苯酚倒入烧瓶，加入LiOH•H₂O，氮气保护下于50℃搅拌11 h，反应结束后冷却，饱和NaCl水溶液中，过滤，用饱和NaCl水溶液洗涤，取滤饼烘干，得到纯的白色产物；

(3) 3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌的制备

将3-对叔丁基苯氧基邻苯二甲腈、3-硝基邻苯二腈、二水合乙酸锌、催化剂1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯和溶剂正戊醇加入反应容器，在氮气保护下加热搅拌，回流冷凝，135℃反应5 h，冷却静置到室温，抽滤，洗涤，烘干，得到粗品，通过柱层析进行纯化；

(4) 3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌/多壁碳纳米管催化剂的制备

将3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌和多壁碳纳米管加入乙醇溶液中，超声负载2~6 h，得到3α-(对叔丁基苯氧基)-α-(硝基)-酞菁锌/多壁碳纳米管复合催化剂的制备。

(5) 苯乙烯催化反应