一种纤维素基磁性碳微球的制备方法及快速氢化反应方法技术

本发明专利技术公开一种纤维素基磁性碳微球的制备方法及快速氢化反应方法，纤维素基磁性碳微球的制备方法包括：将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液；向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，形成混合溶液，然后加入司班80与异辛烷的混合物，搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球；将所述纤维素微球在隔绝氧气环境下进行高温炭化反应，得纤维素基碳球；将FeCl2·4H2O溶解于水中，并向其中加入所述纤维素基碳球，在隔绝氧气环境下搅拌混合后加热至88～92℃，然后依次加入氢氧化钠溶液和硝酸银溶液，并在80～100℃下搅拌1～2min，得到纤维素基磁性碳微球。本发明专利技术提供的纤维素基磁性碳微球具有催化效率高、可回收再利用的优点。

Preparation and rapid hydrogenation of cellulose-based magnetic carbon microspheres

The invention discloses a preparation method of cellulose-based magnetic carbon microspheres and a fast hydrogenation reaction method. The preparation method of cellulose-based magnetic carbon microspheres includes: dissolving cellulose in a mixture of alkaline substances, urea and water to prepare cellulose solution; adding epichlorohydrin to the cellulose solution to form a mixed solution, and then adding Span 80 and isooctane mixture. In order to make cellulose gel into cellulose microsphere, the cellulose microspheres were subjected to high-temperature carbonization reaction under the condition of oxygen isolation, and the cellulose based carbon spheres were obtained. The FeCl2? 4H2O was dissolved in water, and the cellulose based carbon spheres were added to them. After being mixed and heated in an isolated oxygen environment, the cellulose was heated to 88~92 degrees, and then added sodium hydroxide solution and silver nitrate solution in turn. Cellulose-based magnetic carbon microspheres were prepared by stirring for 1-2 minutes at 80-100 C. The cellulose-based magnetic carbon microspheres provided by the invention have the advantages of high catalytic efficiency and recyclability.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素基磁性碳微球的制备方法及快速氢化反应方法
本专利技术涉及催化剂制备
，特别涉及一种纤维素基磁性碳微球的制备方法及快速氢化反应方法。
技术介绍
对于部分化学反应而言，例如氢化反应，催化剂在其中起着重要的作用，大部分氢化反应都是在催化剂的催化作用下才得以完成的，常用的氢化反应催化剂有过渡金属、过渡金属盐类、过渡金属和配体生成的络合物。在现有技术中，采用以碳微球负载催化剂的方法，提高催化剂对氢化反应的催化效率，但是其中碳微球的制备原料一般来源于石油裂解的产物，不具有再生性，且在氢化反应完成后，无法对其催化剂进行有效的回收再利用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种纤维素基磁性碳微球的制备方法及快速氢化反应方法，旨在解决氢化反应的催化剂在反应完成后无法有效回收再利用的问题。为实现上述目的，本专利技术提出一种纤维素基磁性碳微球的制备方法，包括以下步骤：将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液；向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，并使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液，然后将司班80与异辛烷混合后加入至所述混合溶液中，继续搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球；将所述纤维素微球在隔绝氧气环境下加热至400～800℃后，保温反应0.5～10h，得纤维素基碳球；将FeCl2·4H2O溶解于水中后，向其中加入所述纤维素基碳球，并在隔绝氧气环境下搅拌混合，然后加热至88～92℃后，依次加入氢氧化钠溶液和硝酸银溶液，在80～100℃下继续搅拌1～2min，得到纤维素基磁性碳微球。优选地，所述碱性物质为氢氧化锂，且所述混合液中的氢氧化锂、尿素与水的质量比为(4～5)：(14～16)：(79～82)；或者，所述碱性物质为氢氧化钠，且所述混合液中的氢氧化钠、尿素与水的质量比为(6～8)：(10～14)：(80～82)。优选地，将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液的步骤中：所述纤维素溶液中的纤维素的质量分数为3～5％。优选地，将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液的步骤，具体包括：将纤维素溶解于温度为-12～-13℃的碱性物质、尿素和水的混合液中，然后在4～6℃下进行离心脱泡，得纤维素溶液。优选地，向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，并使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液，然后将司班80与异辛烷混合后加入至所述混合溶液中，继续搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球的步骤中：每100g所述纤维素溶液中，所述环氧氯丙烷、所述司班80和所述异辛烷的添加量对应为为2～4mL、50～70g和270～330mL。优选地，向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，并使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液，然后将司班80与异辛烷混合后加入至所述混合溶液中，继续搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球的步骤，包括：在冰水浴下，向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷并搅拌，以使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液；在冰水浴下，将司班80与异辛烷混合后，在300～1000r/min转速下搅拌15～30min，再调节转速至600～1300r/min，加入所述混合溶液继续搅拌15～30min，然后撤掉冰水浴继续搅拌0.5～2h，得纤维素微球。优选地，将所述纤维素微球在隔绝氧气环境下加热至400～800℃后，保温反应0.5～10h，得纤维素基碳球的步骤，包括：将所述纤维素微球置于管式炉中，在N2保护下程序升温至400～800℃，控制升温速率为3～6℃/min，然后保温0.5～10h以进行炭化反应；待所述炭化反应完毕后，向所述管式炉中通入N2使反应产物自然冷却至室温，制得纤维素基碳球。优选地，将FeCl2·4H2O溶解于水中后，向其中加入所述纤维素基碳球，并在隔绝氧气环境下搅拌混合，然后加热至88～92℃后，依次加入氢氧化钠溶液和硝酸银溶液，在80～100℃下继续搅拌1～2min，得到纤维素基磁性碳微球的步骤中：所述FeCl2·4H2O和纤维素基碳球的质量对应为水的质量的2～6.5％和75～85％；所述氢氧化钠的浓度为1M，体积为10～300mL；所述硝酸银溶液的体积为10mL，且10mL所述硝酸银溶液中硝酸银的质量对应为0.02～0.065g。优选地，将FeCl2·4H2O溶解于水中后，向其中加入所述纤维素基碳球，并在隔绝氧气环境下搅拌混合，然后加热至88～92℃后，依次加入氢氧化钠溶液和硝酸银溶液，在80～100℃下继续搅拌1～2min，得到纤维素基磁性碳微球的步骤，具体包括：将FeCl2·4H2O溶解于水中后，向其中加入纤维素基碳球，形成悬浊液，然后在N2保护下，将所述悬浊液于20～25℃、300～600rpm条件下搅拌50～70min后，再加热至88～92℃，向其中依次加入氢氧化钠溶液和硝酸银溶液，在80～100℃下继续搅拌1～2min，得到纤维素基磁性碳微球。为实现上述目的，本专利技术还提出一种快速氢化反应方法，使用如上所述的纤维素基磁性碳微球的制备方法所制备的纤维素基磁性碳微球为所述快速氢化反应的催化剂。本专利技术提供的技术方案中，通过以纤维素为原料制备具有磁性的纤维素基磁性碳微球，该材料具有超顺磁的特性，在无外加磁场作用时，不表现出磁性，作为氢化反应的催化剂时，可以稳定地分散于反应体系中，催化反应的快速进行，并且在反应结束后，在外加磁场的作用下可以迅速与反应体系分离，从而实现催化剂的有效回收再利用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术提供的纤维素基磁性碳微球的制备方法的一实施例的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。对于部分化学反应而言，例如氢化反应，催化剂在其中起着重要的作用，大部分氢化反应都是在催化剂的催化作用下才得以完成的，常用的氢化反应催化剂有过渡金属、过渡金属盐类、过渡金属和配体生成的络合物。然而在现有技术中，用于氢化反应的催化剂在氢化反应完成后，无法进行有效的回收再利用。为解决上述氢化反应的催化剂无法回收再利用的问题，本专利技术提出一种快速氢化反应方法，所述快速氢化反应方法使用纤维素基磁性碳微球为反应催化剂，图1所示为本专利技术提供的所述纤维素基磁性碳微球的制备方法的一实施例。请参阅图1，在本实施例中，所述纤维素基磁性碳微球的制备方法包括以下步骤：步骤S10、将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液；纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，本实施例中采用碱/尿素的水溶液作为溶剂溶解纤维素，能实现纤维素的充分溶解，且在具体实施时优选为先将溶剂进行预冷至-10℃以下，溶解效果更优。另外，由于在纤维素的溶剂过程中一般采用搅拌的方式来加快溶解过程、改善溶解效果，而在搅拌时往往会带入一定量的空气而使得搅拌所得的溶液中含有气泡，影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素基磁性碳微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液；向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，并使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液，然后将司班80与异辛烷混合后加入至所述混合溶液中，继续搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球；将所述纤维素微球在隔绝氧气环境下加热至400～800℃后，保温反应0.5～10h，得纤维素基碳球；将FeCl2·4H2O溶解于水中后，向其中加入所述纤维素基碳球，并在隔绝氧气环境下搅拌混合，然后加热至88～92℃后，依次加入氢氧化钠溶液和硝酸银溶液，在80～100℃下继续搅拌1～2min，得到纤维素基磁性碳微球。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素基磁性碳微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液；向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，并使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液，然后将司班80与异辛烷混合后加入至所述混合溶液中，继续搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球；将所述纤维素微球在隔绝氧气环境下加热至400～800℃后，保温反应0.5～10h，得纤维素基碳球；将FeCl2·4H2O溶解于水中后，向其中加入所述纤维素基碳球，并在隔绝氧气环境下搅拌混合，然后加热至88～92℃后，依次加入氢氧化钠溶液和硝酸银溶液，在80～100℃下继续搅拌1～2min，得到纤维素基磁性碳微球。2.如权利要求1所述的纤维素基磁性碳微球的制备方法，其特征在于，所述碱性物质为氢氧化锂，且所述混合液中的氢氧化锂、尿素与水的质量比为(4～5)：(14～16)：(79～82)；或者，所述碱性物质为氢氧化钠，且所述混合液中的氢氧化钠、尿素与水的质量比为(6～8)：(10～14)：(80～82)。3.如权利要求1所述的纤维素基磁性碳微球的制备方法，其特征在于，将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液的步骤中：所述纤维素溶液中的纤维素的质量分数为3～5％。4.如权利要求1所述的纤维素基磁性碳微球的制备方法，其特征在于，将纤维素溶解于碱性物质、尿素和水的混合液中，制得纤维素溶液的步骤，具体包括：将纤维素溶解于温度为-12～-13℃的碱性物质、尿素和水的混合液中，然后在4～6℃下进行离心脱泡，得纤维素溶液。5.如权利要求1所述的纤维素基磁性碳微球的制备方法，其特征在于，向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，并使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液，然后将司班80与异辛烷混合后加入至所述混合溶液中，继续搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球的步骤中：每100g所述纤维素溶液中，所述环氧氯丙烷、所述司班80和所述异辛烷的添加量对应为为2～4mL、50～70g和270～330mL。6.如权利要求1或5所述的纤维素基磁性碳微球的制备方法，其特征在于，向所述纤维素溶液中加入环氧氯丙烷，并使所述环氧氯丙烷均匀分散形成混合溶液，然后将司班80与异辛烷混合后加入至所述混合溶液中，继续搅拌至使纤维素凝胶成为纤维素微球的步骤，包括：在冰水浴下，向所述纤维素溶液中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国珍，李亮，江胜男，丁文平，庄坤，赵裴容，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42