[发明专利]一种异质结纳米复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种异质结Cu‑Ru/Fe₃O₄@SiO₂‑DPA纳米复合催化剂及其制备方法和应用，属于纳米催化剂研究领域。本发明以正硅酸乙酯为硅源，DMP‑30为有机修饰剂，在NH₃·H₂O的存在下，制备了Fe₃O₄@SiO₂；以Fe₃O₄@SiO₂为载体，DPA表面官能化后，以氯化铜、氯化钌为原料，β‑酮酸为竞争吸附剂，在有机修饰剂的存在下，采用沉积沉淀法制备了Cu‑Ru/Fe₃O₄@SiO₂‑DPA纳米复合催化剂；并将上述催化剂用于催化制备1‑氨基蒽醌。本发明的纳米复合催化剂具有高活性、高选择性、优异的催化活性和稳定性，反应条件温和，避免了大量副产物的产生，提高了目标产物的选择性。

技术领域

本发明涉及一种异质结Cu-Ru/Fe₃O₄@SiO₂-DPA纳米复合催化剂及其制备方法和应用，属于纳米催化剂研究领域。

技术背景

1-氨基蒽醌是重要的染料的中间体，以1-氨基蒽醌及其衍生物为原料可合成还原染料、分散染料、活性染料和酸性染料等众多品种。1-氨基蒽醌还可以用于生产油墨、涂料和颜料，近年来也被用于液晶染料、光降解聚酯的光敏剂、电催化还原H₂O₂的催化剂、染料敏化太阳能电池的光敏染料和电极材料。

目前，世界上最大的1-氨基蒽醌生产厂家是德国拜耳公司，日本最大的生产厂家是川崎化成公司。随着我国染料工业的发展，1-氨基葸醌的需求量很大，近年国内对蒽醌染料的需求量超过8000吨/年，并以15％～20％的增长率逐年增加，国内市场非常广阔。近年来，由于传统硫碱还原1-硝基蒽醌制备1-氨基蒽醌生产过程中的环境污染问题，北美、西欧等国家己经对蒽醌类染料中间体、蒽醌类还原和分散染料进行减产或停产，转向发展中国家求购高品质的产品。国内外市场对高品质1-氨基蒽醌的需求量非常大且将持续增长，因此，对国内l-氨基蒽醌生产厂家来说，改进或开发新工艺、提高产品质量、降低生产成本、减少环境污染已迫在眉睫。

发明内容

本发明制备了一种异质结Cu-Ru/Fe₃O₄@SiO₂-DPA纳米复合催化剂，并用于催化合成1-氨基蒽醌。该工艺路线简单，无三废产生，绿色环保。同时，催化剂用量少，催化活性高、选择性高，性能稳定。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种异质结Cu-Ru/Fe₃O₄@SiO₂-DPA纳米复合催化剂及其制备方法，并对其催化性能的研究。

本发明所述催化剂的制备方法，本发明首先以正硅酸乙酯为硅源，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)为有机修饰剂，在NH₃·H₂O的存在下，制备了磁性硅胶载体Fe₃O₄@SiO₂；再以所制备的磁性硅胶Fe₃O₄@SiO₂为载体，经二正丙胺(DPA)表面官能化后，以氯化铜、氯化钌为原料，β-酮酸为竞争吸附剂，在有机修饰剂聚二甲基二烯丙基氯化铵的存在下，采用沉积沉淀法制备了异质结结构二元Cu-Ru/Fe₃O₄@SiO₂-DPA纳米复合催化剂。

具体的，所述催化剂的制备方法包括如下步骤：

步骤1：核壳结构磁性硅胶载体Fe₃O₄@SiO₂的制备