[发明专利]多孔氧化铝壳组装单原子金属磁性催化剂、制备及用于液相甲醇催化反应

权利要求书

1.一种多孔氧化铝壳组装单原子金属磁性催化剂的应用，其特征在于，应用于甲醇液相选择氧化耦合催化缩合、酯化反应，由甲醇一步合成甲酸甲酯；催化反应在釜式搅拌反应器中进行，液体甲醇为原料，加入活化的磁性Au→Al₂O₃@Fe₃O₄双功能催化剂，充入O₂进行催化反应，反应后得到产物甲酸甲酯；

催化剂的制备方法包括以下步骤：在磁性Fe₃O₄核表面合成一层具有悬挂-NH₂的NH₂-MIL-101(Al)壳层，制备出磁性NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球；进而将Au离子与NH₂-MIL-101(Al)壳层中的悬挂-NH₂络合，制备出磁性Au→NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球；再经过焙烧，使Au→NH₂-MIL-101(Al)分解为多孔氧化铝壳层，同时，络合的Au形成单原子被限域在多孔氧化铝壳层中即得磁性Au→Al₂O₃@Fe₃O₄催化剂，其中Au的质量含量为0.21wt%-0.55wt%；具体包括如下步骤：

(1)磁性Fe₃O₄颗粒制备；

(2)磁性NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球制备：称取制得的一定量磁性Fe₃O₄颗粒，加入乙醇中，制成Fe₃O₄溶液，记为A液；称取一定量的三氯化铝溶于二甲基甲酰胺DMF中，制成三氯化铝溶液记为B液；称取一定量的2-氨基对苯二甲酸NH₂-H₂BDC溶于DMF中，制成2-氨基对苯二甲酸溶液，记为C液；在30-60℃搅拌条件下，将B液、C液滴同时加到A液中，滴加的量为Fe₃O₄：AlCl₃·6H₂O：2-氨基对苯二甲酸的质量比为1：(0.4～0.9)：(0.4～1.0)，充分搅拌后，在160W～200W超声功率下，超声30min～50min，然后将混合液放入高压釜中，在120℃～150℃下，水热晶化64～72小时，自然冷却，分别用DMF和甲醇洗涤，然后干燥即为制得的磁性NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球；

(3)磁性Au→NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球制备：称取一定量的磁性NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球分散于去离子水中，制成磁性NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球分散液；称取一定量的氯金酸HAuCl₄溶于去离子水中，制成氯金酸溶液；搅拌下，将氯金酸溶液滴加到磁性NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球分散液中，充分搅拌，然后在50W～100W超声功率下，超声30min～50min，完成Au离子与NH₂-MIL-101(Al)壳层中的悬挂-NH₂的配位络合，然后分别用去离子水和乙醇洗涤，干燥即为制得的磁性Au→NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球；

(4)磁性Au→Al₂O₃@Fe₃O₄催化剂制备：称取一定量的磁性Au→NH₂-MIL-101(Al)@Fe₃O₄纳米球，放入管式反应器中，在空气气氛下，从室温～400℃进行程序升温焙烧，并且在400℃保持焙烧6～8小时，即为制得的磁性Au→Al₂O₃@Fe₃O₄催化剂。