一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化方法技术

本发明专利技术公开了一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，通过制备N掺杂二氧化钛/碳化钛（MXene）异质结上均匀分散的Pt纳米粒子作为光催化剂（3%Pt/N

【技术实现步骤摘要】
一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化方法


[0001]本专利技术涉及一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法。

技术介绍

[0002]酰胺是天然产物或现代有机合成中的一个非常常见的官能团，它们被药物化学家广泛使用。传统的酰胺合成方法包括二环己基碳二亚胺（DCC）/N，N
’‑
羰基二咪唑活化，或胺与酸卤化物、酸酐、酯、酰基叠氮化合物等的反应。众所周知，最优选的酰胺合成方法是胺与羧酸的直接缩合。然而，由于非反应性羧酸铵中间体，直接缩合过程需要相当高的温度。因此，避免低原子经济性的酰胺合成被认为是有机化学的首要挑战。
[0003]追求高效率和产生最少废物的新的环境友好型反应过程已成为化学领域最重要的目标之一。一锅串联/级联反应，一般要求多功能催化剂以位置隔离的方式使其具有不同的催化活性位点以保持独立的功能。在一个反应器中发生多个步骤反应而不需要分离中间体，具有很大的优势，引起了广泛的研究兴趣。在一锅串联/级联反应中，利用光来驱动合成过程是相当有吸引力的。MXenes是一种上升的二维过渡金属碳化物和/或碳氮化物，通式为M
n+1
X
n
T
x
（n=1，2，3；T
x
=OH，O，F基团）。MXene具有优异的电子导电性，使得电荷更容易从半导体转移到MXene，提高了电子和空穴的分离效率。MXene因其具有上述独特的性质，被认为是最有前途的光催化材料之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过在Ti3C2纳米片上原位生长TiO2，然后用三聚氰胺或尿素掺杂TiO2，形成N
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TiO2/Ti3C2；随后在N
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TiO2/Ti3C2上很好地负载直径较小的Pt纳米粒子形成3%Pt/N
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TiO2/Ti3C2催化材料。3%Pt/N
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TiO2/Ti3C2在可见光照射下表现出好的硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化活性和化学选择性。3%Pt/N
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TiO2/Ti3C2好的催化性能应归因于TiO2与导电Ti3C2的紧密接触，通过电荷短程定向传输提高了光生电子和空穴分离效率。
[0005]本专利技术提供一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，该催化剂制备方法简单易操作，可用于光催化硝基芳烃与羧酸高效一锅加氢和酰胺化，反应条件温和，催化剂容易回收利用。
[0006]所采用的技术方案是：通过在Ti3C2纳米片上原位生长TiO2，然后在TiO2纳米片上采用三聚氰胺或尿素进行N掺杂，随后负载平均直径为3.3nm的Pt纳米粒子，制备了3%Pt/N
‑
TiO2/Ti3C2异质结；光催化高效一锅加氢和酰胺化反应特征为：3%Pt/N
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TiO2/Ti3C2在可见光照射下具有优秀的芳香族硝基化合物与羧酸的串联加氢、酰胺化活性和化学选择性。3%Pt/N
‑
TiO2/Ti3C2优秀的催化性能是由于TiO2与导电Ti3C2的紧密接触，通过电荷短程定向传输提高了光生电子和空穴分离效率。该催化剂制备方法简单易操作，可用于光催化高效硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化，反应条件温和，催化剂容易回收利用。
[0007]上述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：在无光照时无催化活性，在光促进下催化活性较高。
[0008]上述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：所采用光照颜色可为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫中的一种或几种混合光，一锅加氢过程中氢气压力为0.1个大气压～100个大气压，催化剂容易回收利用。
[0009]上述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：负载金属可以为铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、金、银中的一种或几种，所采用N源为三聚氰胺或尿素等。
[0010]上述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：与羧酸进行串联加氢、酰胺化串联反应的底物可以是硝基化合物、腈基化合物等。
[0011]上述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：进行串联加氢、酰胺化反应的酸底物可以是脂肪酸、芳香酸等。
[0012]上述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：碱性添加剂促进了一锅加氢和酰胺化反应性能，在碱性添加剂存在下一锅加氢和酰胺化反应效率降低。
[0013]上述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：3%Pt/N
‑
TiO2/Ti3C2优秀的催化性能是由于TiO2与导电Ti3C2的紧密接触，通过电荷短程定向传输提高了光生电子和空穴分离效率。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：光催化剂制备方法包括以下步骤：TiO2/Ti3C2是在160
°
C下将Ti3C2水热氧化12小时制备的。TiO2@C制备：将Ti3C2置于坩埚中，在550℃下以5℃min
‑1的升温速率在空气中煅烧2小时。N
‑
TiO2/Ti3C2和N
‑
TiO2@C制备程序：200 mg TiO2/Ti3C2或TiO2@C，100mg三聚氰胺或144mg尿素（含氮量与三聚氰胺相同）加入15ml蒸馏水中混匀。将所得混合物干燥并在400℃下以5℃min
‑1加热速率在N2下煅烧2小时。3%Pt/N
‑
TiO2/Ti3C2和3%Pt/N
‑
TiO2@C的制备：将2 mL KOH溶液（0.2 mmol），0.1mmolH2PtCl6.6H2O，0.63g N
‑
TiO2/Ti3C2或N
‑
TiO2@C添加到18 mL去离子水中搅拌完成充分负载。在持续剧烈搅拌下引入0.36mmol NaBH4水溶液。通过反复离心分离固体并用水和乙醇洗涤。然后将所得固体在真空下干燥。
[0015]可见光催化的硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，大体包括如下步骤：可见光诱导的一锅加氢和酰胺化反应，在反应管和商用LED灯下进行。通常，将1mmol硝基化合物引入到10 mg催化剂与3 ml酸溶液（或酸与有机溶剂的混合液）的混合物中。反应前，反应液用1 atm N2或H2饱和。产物经快速色谱柱或高速离心分离，用HP
‑
5毛细管柱进行GC
‑
MS分析，并与已知化合物进行比较。
[0016]说明书附图图1是实施案例1制备催化剂a) Ti3C2;b) N
‑
TiO2/Ti3C2; c) 3%Pt/N
‑
TiO2/Ti3C2的SEM图像。
[0017]图2是实施案例1制备催化剂3%Pt/N
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TiO2/Ti3C
2 的TEM图像a）、HRTEM图像b）和连续循环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法, 催化材料制备特征为：通过在Ti3C2纳米片上原位生长TiO2，然后在TiO2上采用三聚氰胺或尿素进行N掺杂，随后负载平均直径为3.3nm的Pt纳米粒子，制备了3%Pt/N
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TiO2/Ti3C2异质结；光催化高效一锅加氢和酰胺化反应特征为：3%Pt/N
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TiO2/Ti3C2在可见光照射下具有优秀的芳香族硝基化合物与羧酸的串联加氢、酰胺化活性和化学选择性，3%Pt/N
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TiO2/Ti3C2优秀的催化性能是由于TiO2与导电Ti3C2的紧密接触，通过电荷短程定向传输提高了光生电子和空穴分离效率。2.根据权利要求1所述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：在无光照时无催化活性，在光促进下催化活性较高。3.根据权利要求1所述的一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化反应方法，其特征在于：所采用光照颜色可为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫中的一种或几种混合光，一锅加氢过程中氢气压力为0.1个大气压～100个...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋和雁，甘川，胡祖杰，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：