[发明专利]一种Ni修饰的TS-1分子筛催化剂及其光催化在醇氧化中的应用

说明书

本发明以特定结构的季铵盐表面活性剂为结构导向剂，通过低温水热法成功制备了TS‑1分子筛纳米片。此后，通过离子交换法于TS‑1分子筛纳米片的离子交换位引入Ni²⁺显著地提升了其光催化醇氧化及污染物降解的反应活性。在全光下，最佳镍修饰样品表现出优异活性，苯甲醇转化率达到78.9％，对应产物苯甲醛选择性达到98.8％，收率为普通块状TS‑1分子筛6倍。镍修饰TS‑1分子筛纳米片的优异活性源于具介孔的二维TS‑1纳米片具有显著增大的比表面积。本工作开启了一类具有工业应用潜质的用于光催化醇选择性氧化及污染物降解的高效，高选择性且廉价的钛硅分子筛基光催化剂，为同类型光催化反应催化剂制备提供策略。

一、发明名称：

一种Ni修饰的TS-1分子筛催化剂及其光催化在醇氧化中的应用

二、技术领域：

本发明涉及光催化醇氧化的技术领域，具体地涉及一种Ni修饰的TS-1分子筛催化剂及其在光催化醇氧化中的应用。

三、背景技术：

传统催化有机合成的化工过程由热能引发，需消耗石化能源等非可再生资源。一方面，石化能源日益枯竭，另一方面，石化能源的使用过程会引发诸多环境问题。开辟绿色而且对环境友好的有机合成工艺已经成为了全球性的钻研热门，此中醇类化合物选择性氧化制备醛类化合物是有机合成中的主要组成部分，在实验室和产业上都有着至关主要的意义。

传统工艺中的氯化苯水解法和甲苯直接氧化法都有着一些缺陷和问题，诸如这两种工艺产生的物质较多且极难分离、对大自然的污染严重、目标产物的产率低、工艺需要大量的有毒物质，工艺过程复杂等等问题。因此，以苯甲醇为原料，经过选择性催化氧化制备苯甲醛不仅可以远离氯离子，而且可以避免污染环境，是一种很理想的工艺路线。

光催化苯甲醇氧化过程的一般限制主要来自两个因素：光生电荷分离效果较差；太阳能利用不足。理想的光催化剂应具有较宽的光响应范围，较好的光生电荷分离效果，大的孔比表面积，较好的传质性。

四、发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种Ni修饰的TS-1分子筛催化剂及其光催化在醇氧化中的应用，本发明采用具有二维片层结构的TS-1分子筛，负载过渡金属Ni，其充当电子捕获器，进一步促进电荷转移，从而促进光催化醇氧化反应。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种Ni修饰的TS-1分子筛催化剂，所述催化剂通过以下方法制备得到：

(1)称取34g1-溴二十二烷和286gN,N,N9,N9-四甲基-1,6二氨基己烷在1200mL乙腈和甲苯(1:1)混合物中液化并在70℃中烘干持续10小时。冷却至室温后洗涤干燥；

(2)将步骤(1)所得固体和1-溴己烷溶解在乙腈中回流后，室温下冷却后过滤用乙醚洗涤后在50℃的真空干燥箱干燥10小时；

(3)将步骤(2)得到的固体取93g和40g的1-溴己烷溶解在500ml中的乙腈中回流10小时过滤后用乙醚洗涤再用50℃的真空干燥箱干燥后与Ag₂O在水中搅拌20h后过滤；

(4)将0.02molTEOS加入步骤(3)的溶液里并在冰浴中搅拌；

(5)将0.0002molTBOT溶于0.003mol正丁醇溶液后加入到步骤(4)的溶液里并在60℃中搅拌；

(6)再向步骤(5)中加入0.0004molTBOT和0.006mol正丁醇的混合溶液并搅拌，然后水热106℃处理15天后用去离子岁洗涤并在130℃下干燥后在550℃煅烧600分钟，命名为TS-1NS；

(7)将TS-1NS分散在pH＝11的50mL去离子水中后加入硝酸镍搅拌一夜然后进行离心过滤并在80℃干燥，命名为Ni/TS-1。

一种所述催化剂在光催化醇氧化中的应用。