[发明专利]一种高效催化还原硝基芳烃催化材料合成方法及应用

说明书

本发明公开了一种高效催化还原硝基芳烃催化材料合成方法及应用，通过合成二维金属有机框架Co MOF，控制Nasubgt;2/subgt;PdClsubgt;4/subgt;浓度，在其二维结构边缘原位合成超小Pd纳米颗粒，最终得到高效催化还原硝基芳烃催化材料Co MOF@Pd；在Pd含量相同的条件下，以NaBHsubgt;4/subgt;为氢源，Co MOF@Pd高效催化还原硝基芳烃的转化率超过99%，TOF值达到9800 hsupgt;‑1/supgt;，为商业化PdC，Pd含量10 wt%的206倍；此外，该催化剂循环稳定性好，5次循环后，催化活性保持了86%；而PdC催化活性仅为45%；本发明合成方法简单、价格低廉、催化活性高、催化剂易分离回收和循环利用。

技术领域

本发明属于精细化工技术域，具体涉及一种高效催化还原硝基芳烃的高效催化剂的合成方法及应用。

背景技术

芳香族硝基化合物和硝基酚是废水中常见的主要有害污染物之一。其中以4-硝基苯酚（4-NP）为代表，其具有剧毒，可能引起刺激，炎症，皮肤过敏和呼吸系统问题。因此，在工业废水排放到环境中之前，必须找到从工业废水中去除4-NP的有效技术。4-氨基苯酚（4-AP）毒性较小，更易生物降解。它也是生产镇痛和解热药物的重要中间材料。因此，通过使用NaBH₄作为还原剂将4-NP还原为4-AP是消除有害的4-NP且实现污染物资源化的可行且通用的方法。但将4-NP转化为4-AP的还原反应在热力学上是可行的，但由于活化势垒大，动力学受到阻碍。因此，有必要使用活性催化剂来加速还原反应。

贵金属（如Au、Pd、Pt及Ag）或贵金属基材料（如含Pd量为10%的PdC）是还原4-NP的优良催化剂。但它们价格昂贵其重复使用效果差，成为大规模应用的障碍。寻求有效方法提升催化能力、增加催化剂稳定性是解决上述问题的有效方法。常见的贵金属基催化剂的过高成本、有限的供应和高负载较活性限制了它们的大规模应用。因此，利用金属有机框架的高比表面和高暴露位点作为载体，原位合成负载超小钯纳米颗粒，以降低成本，同时实现稳定且高效的硝基芳烃催化加氢还原具有重要意义。

本专利利用金属有机框架的高比表面和高暴露位点作为载体，原位合成负载超小钯纳米颗粒，实现了稳定且高效的硝基芳烃催化加氢还原。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种高效催化还原硝基芳烃的高效催化剂的合成方法及应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种高效催化还原硝基芳烃的高效催化剂的合成方法，包括如下步骤：

步骤（1）：将208 mg四水合乙酸钴溶解在超纯水中，将其缓慢滴加进含25 mg对苯二甲酸、三氯甲烷、N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）的混合有机相溶液中，立即出现水相-有机相分层现象后，静置4-5 h后，在分层界面处有粉色固体析出；

步骤（2）：收集步骤（1）所得粉色固体，每5 mg固体用4 mL N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）清洗，60 ℃干燥24 h后得到二维金属有机框架Co MOF（2D Co MOF）；

步骤（3）：取3.5 mg的二维金属有机框架Co MOF（2D Co MOF）分散于5 mL的乙二醇中，加入1 μL的氯钯酸钠溶液，加热至60 ℃，持续保持5 h后将其离心分离，4 mL混合溶液清洗3次，60 ℃干燥24 h后得到Co MOF负载钯的纳米复合催化剂Co MOF@Pd；其中Pd含量为0.08%。

进一步地，步骤（1）中所述超纯水、所述三氯甲烷、所述N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）的体积均为6 mL。

进一步地，所述氯钯酸钠（Na2PdCl4）溶液为0.04 mol L-1。