四取代3-(4-甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料制备领域，具体涉及一种四取代3

【技术实现步骤摘要】
四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术具体涉及一种四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂及其制备方法，属于纳米材料制备领域。

技术介绍

[0002]酞菁及其衍生物具有独特的共轭大环体系且化学性质稳定。它的大环中心腔含有2个可以被其他元素所取代的氢原子，可与多种金属元素形成金属酞菁配合物。酞菁化合物具有18π的电子共轭结构，并且酞菁的电子密度非常均匀。催化反应可以发生在平面的轴向位置，芳环可以作为电子受体和电子给体，因此被广泛用作催化剂。但由于酞菁分子的超共轭平面大分子结构，其分子间具有强烈的π
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π共轭作用，导致其难溶于常见的有机溶剂，且不溶于水，具有溶解性较差的缺点，其本身的结构特征，导致它在反应介质中易于聚集形成无活性的二聚体，甚至是聚合物，大大降低催化剂的比表面积，从而降低其催化效率。因此，开发一种能够有效地阻止酞菁聚集，增强其催化活性的金属酞菁复合材料具有重要意义。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术中的问题，本专利技术提供一种四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂及其制备方法。
[0004]为了实现本专利技术目的，所采用的技术方案为：一种四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管催化剂，用于多种苄醇的催化氧化，由四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴和多壁碳纳米管复合而成，其中四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴结构式为：
[0005][0006]上述四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将多壁碳纳米管加入50～70wt％的浓硝酸，80℃
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100℃加热搅拌12h
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24h，反应结
束后冷却，用水洗至中性，烘干后得到预处理过的多壁碳纳米管，再将所处理过的多壁碳纳米管与四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴浸入石油醚溶液中，超声负载，烘干后得到四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂。对碳纳米管进行酸化处理，是为了增加其活性并去除杂质，使得碳纳米管表面带有羧基，可以增加碳纳米管在溶剂中的分散性，同时碳纳米管经酸化后端口被打开，其表面积明显增加，有利于金属酞菁的负载。如果浓硝酸浓度超出所限定范围会使反应非常剧烈，产生大量的NO2气体，缺乏实验与生产安全性，同时也会导致碳纳米管的失重率过大，造成碳纳米管量损失严重。碳纳米管的酸化时间延长和温度提高，反应的速度提高，也会促使碳纳米管纯化的失重率提高。
[0008]作为优选，多壁碳纳米管在浓硝酸中的加热搅拌温度为80℃，加热搅拌时间为24h。
[0009]作为优选，所述四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴和多壁碳纳米管的质量比为2:1
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4:1，更进一步优选3:1。
[0010]作为优选，所述超声负载时间为4h。
[0011]作为优选，所述四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴的制备方法如下：
[0012](1)3
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(4
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甲酰基)苯氧基邻苯二腈的制备：将3
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硝基邻苯二腈和对羟基苯甲醛充分溶解在溶剂中，得混合物，将混合物在氮气保护下于反应温度下伴随搅拌分批加入催化剂(催化剂优选碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠中的任意一种)，反应结束后冷却至室温，再将反应液逐滴加入到0.5mol/l的NaOH溶液中，过滤，用去离子水及饱和NaCl水溶液洗涤，取滤饼烘干，得到纯的淡黄色产物，即3
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(4
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甲酰基)苯氧基邻苯二腈；
[0013](2)3
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(4
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羟甲基)苯氧基邻苯二腈的制备：将步骤(1)获得的3
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(4
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甲酰基)苯氧基邻苯二腈和NaBH4溶解在无水甲醇溶剂中，室温下搅拌反应，向反应液中逐滴加入20％(重量)的盐酸进行淬灭，直至不再冒泡，离心，取上清液真空浓缩得淡黄色粉末，即为3
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(4
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羟甲基)苯氧基邻苯二腈粗品，以石油醚和乙酸乙酯混合溶剂为洗脱剂通过柱层析进行纯化，得白色纯产物，即3
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(4
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羟甲基)苯氧基邻苯二腈；
[0014](3)四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴的制备：将3
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(4
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羟甲基)苯氧基邻苯二腈、六水合氯化钴、催化剂1,8
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二氮杂二环[5,4,0]十一碳
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烯和溶剂正戊醇加入反应容器中，在氮气保护下加热搅拌，回流冷凝反应，反应结束后冷却，倒入石油醚中，通过抽滤分离固体产物，再用乙酸乙酯和乙醇洗涤几次，然后干燥(干燥温度优选60℃)，得到粗品，以石油醚和乙酸乙酯混合溶剂为洗脱剂，通过柱层析进行纯化，得所述四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴。
[0015]进一步的，步骤(1)中所述3
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硝基邻苯二腈和对羟基苯甲酸的摩尔比为1：1.5；
[0016]进一步的，步骤(1)中所述溶剂为DMF(N
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N二甲基甲酰胺)，经实验得知，溶剂可以为DMSO(3
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(4
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甲酰基)苯氧基邻苯二腈的产率可达75.6％)、乙腈(3
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(4
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甲酰基)苯氧基邻苯二腈的产率可达65.1％)，使用DMF溶解性最好，所得的3
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甲酰基)苯氧基邻苯二腈的收率(产率84.3％)最高。
[0017]进一步的，步骤(1)中所述反应温度为70℃，搅拌反应时间为4.5h。
[0018]进一步的，步骤(2)所述搅拌反应时间为2h。
[0019]进一步地，步骤(2)中所述洗脱剂、石油醚和乙酸乙酯的体积比为2:1。
[0020]进一步的，步骤(3)中回流冷凝反应温度为130℃，反应时间为10h。
[0021]进一步地，所述步骤(3)洗脱剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为3:1。
[0022]金属酞菁基复合材料通过与高分子载体连接，使得酞菁金属催化剂固载化，从而减少催化剂活性组分的流失，提高催化剂性能。碳纳米管具有独特的物理和化学性质，高水平电子迁移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管催化剂，用于苄醇的催化氧化，其特征在于：由四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴和多壁碳纳米管复合而成，四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴结构式如下：2.如权利要求1所述的四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将多壁碳纳米管加入50～70wt％的浓硝酸，80℃
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100℃加热搅拌12h
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24h，反应结束后冷却，用水洗至中性，烘干后得到预处理过的多壁碳纳米管，再将所处理过的多壁碳纳米管与四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴浸入石油醚溶液中，超声负载，烘干后得到四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂。3.根据权利要求2所述的四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述的四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴和多壁碳纳米管的质量比为2:1
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4:1。4.根据权利要求3所述的四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述的四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴和多壁碳纳米管的质量比为3:1。5.根据权利要求2所述的四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述超声负载时间为4h。6.根据权利要求2所述的四取代3
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甲酰基)苯氧基酞菁钴/多壁碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述四取代3
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(4
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甲酰基)苯氧基酞菁钴的制备方法如下：(1)3
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甲酰基)苯氧基邻苯二腈的制备：将3
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硝基邻苯二腈和对羟基苯甲醛充分溶解在溶剂中，得混合物，将混合物在氮气保护下于反应温度下伴随搅拌分批加入催化剂，反应结束后冷却至室温，再将反应液逐滴加入到0.5mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠玉，仇苏红，梁倩，周满，徐松，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：