[发明专利]一种具有可见光催化N2

说明书

本发明属于光催化材料制备与光催化氧化合成领域，具体公开了一种钌杂化十聚钨酸季铵盐催化剂的制备及可见光催化笑气(N₂O)参与选择氧化的方法。催化剂制备以二水合钨酸钠为原料，以三氯化钌(Ru^IIICl₃)、二氯化五氨合氯钌(III)(Ru^III(NH₃)₅Cl₂)、氯化三(2,2’‑联吡啶)钌(II)六水合物(Ru^II(bpy)₃Cl_2·6H₂O)为杂化剂，通过酸化聚合、四烷基季铵阳离子交换和水热处理合成了一系列钌杂化十聚钨酸季铵盐催化剂。以乙腈为溶剂，酸性水溶液为促进剂，在常温常压和可见光照射下，该类催化剂能有效活化N₂O氧化环己烷、甲苯、乙苯、苯甲醇合成相应的含氧产物。

技术领域

本发明属于光催化材料制备与光催化氧化合成领域，具体公开了一种具有活化笑气(N₂O)的钌杂化十聚钨酸季铵盐的制备方法。

背景技术

一氧化二氮(N₂O)俗称“笑气”，是一种强效温室气体，能够破坏大气臭氧层，主要来源于人类活动和硝酸和己二酸的工业生产。此外，由于其高氧含量 (36%) 和只副产绿色N₂ [ACS Catal. 2012, 2(4): 512-520]，它在催化氧化过程中作为高选择性氧原子供体吸引人们的兴趣。然而，N₂O的化学活化仍然是合成化学中的一个主要挑战，因为它具有动力学惰性及其对过渡金属的弱配位能力。到目前为止，在温和条件下N₂O参与的反应仍然受到很大局限，因为它仅与非常活泼的格氏试剂，N-杂环卡宾 [J. Am. Chem. Soc. 2013,135(25): 9486-9492]，R₃P/Al(C₆F₅)₃路易斯酸碱对 [J. Am. Chem. Soc. 2013, 135(17): 6446-6449]，过度金属化合物 [Chem Inform, 2010. 41(13)]等反应。非均相催化剂已经成功地用于N₂O参与的选择性氧化，但通常需要高温来有效活化惰性N₂O。一些均相催化剂如多金属氧酸盐和钌配合物也可用于催化N₂O参与的选择氧化，但即使使用较高的反应温度（100-200℃）和压力，它们的催化效率（转化数小于100）仍然不高 [Angew. Chem.Int. Ed. 2003, 42(1): 92-95]。可见，仅通过化学催化活化仍难以实现在温和条件下N₂O参与的选择性氧化。