一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法，涉及精细化学品合成技术领域。具体为：反应瓶中加入苯甲醇/甲醇溶液，即为甲醇作为溶剂，苯甲醇作为溶质，所形成的溶液；然后加入功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇催化剂，之后加入K2CO3，之后选用具有光强的可见光源打光，反应温度维持在20

【技术实现步骤摘要】
一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法


[0001]本专利技术涉及精细化学品合成
，具体为一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法。

技术介绍

[0002]苯甲酸甲酯作为重要的有机化工中间体，广泛应用于精细化工、医药、食品、香料、化妆品以及高分子材料等相关领域。传统苯甲酸甲酯的合成方法包括：苯甲酸与甲醇直接酯化、卤代芳烃与甲醇交叉偶联、苯甲醛与甲醇直接酯化，而这些制备工艺均存在反应温度高、对设备腐蚀严重以及产生大量副产物等缺点。因此，由苯甲醇直接一步法来制备苯甲酸甲酯既可以保证能量的高效利用，同时还具备绿色、低毒、易制备等突出优势。而金纳米团簇（Au NCs）作为尺寸可调以及具备局域表面等离子体共振效应（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）的典型代表，在苯甲醇选择性氧化酯化反应当中表现出优异的可见光催化性能。但与其他NCs相比，Au NCs更易于聚集以获得更高的表面能。而NCs的“量子尺寸效应”证明了其性质会受到尺寸的极大影响。Au NCs难以在长时间光照下维持稳定性是实际开发应用金纳米团簇基催化剂的瓶颈。因此，迫切需要开发针对催化苯甲醇氧化酯化反应的具有强稳定性的新型Au NCs可见光催化剂。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决针对催化苯甲醇氧化酯化反应的Au NCs可见光催化剂难以在长时间光照下维持稳定性的问题，提供了一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法。
[0004]本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法，反应瓶中加入苯甲醇/甲醇溶液，即为甲醇作为溶剂，苯甲醇作为溶质，所形成的溶液；然后加入功能化镁铝水滑石（镁铝水滑石简写为MgAl
‑
LDHs）担载Au纳米簇催化剂，之后加入K2CO3，之后选用具有光强的可见光源打光，反应温度维持在20
‑
40 ℃，反应时间1
‑
5 h，反应结束后冷却至室温，得到苯甲酸甲酯。
[0005]优选的，所述苯甲醇/甲醇溶液浓度为0.1 mol/L。
[0006]优选的，催化合成的反应温度为30 ℃；催化合成的反应时间为3 h。
[0007]优选的，功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇催化剂的加入量为10 mg。
[0008]优选的，所述功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇催化剂采用Au/APTES
‑
MgAl
‑
LDHs、Au/MAPTMS
‑
MgAl
‑
LDHs、Au/TMS
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MgAl
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LDHs、Au/MTMS
‑
MgAl
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LDHs、Au/OTES
‑
MgAl
‑
LDHs中的一种。
[0009]优选的，所述反应瓶为石英反应瓶。
[0010]优选的，所述可见光源为氙灯，光强为0.5 W/cm2。
[0011]优选的，所述功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇催化剂的载体为功能化MgAl
‑
LDHs。
mol/L苯甲醇/甲醇溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，磁力搅拌维持温度为30 ℃，反应3 h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得苯甲醇转化率为34.4%，对苯甲酸甲酯的选择性为90.4%，TOF为0.030 s
‑1。
[0019]本实施例使用的催化剂制备方法：将适量3
‑
异丁烯三甲氧基硅烷（MAPTMS）溶于50 ml去离子水中，室温条件下充分搅拌1 h制备得到硅烷偶联剂水解液A；同时取适量MgAl
‑
LDHs溶入200ml的乙醇/水溶液（V
乙醇
：V
水
=1：1）中，室温搅拌1 h制备得到MgAl
‑
LDHs的悬浮液B；之后将悬浮液B置于80 ℃下搅拌回流，逐滴加入水解液A，滴加完毕后加热回流5 h；冷却至室温后，用乙醇洗涤、抽滤、放入真空烘箱中60 ℃干燥12 h，得到功能化MgAl
‑
LDHs载体（APTES
‑
MgAl
‑
LDHs）。将0.5 g APTES
‑
MgAl
‑
LDHs与3.1 ml 0.01 mol/L的HAuCl4同时加入50 ml的圆底烧瓶中，之后加入适量0.1 mol/L的赖氨酸调节溶液pH至8
‑
9，室温搅拌30 min后逐滴加入2 ml 0.35 mol/L的NaBH4溶液，室温搅拌24 h。过滤、去离子水洗涤、放入真空烘箱中60℃干燥12 h，得到功能化MgAl
‑
LDHs担载Au纳米簇光催化剂（Au/MAPTMS
‑
MgAl
‑
LDHs）。
实施例
[0020]在石英反应瓶中加入10 mg Au/TMS
‑
MgAl
‑
LDHs催化剂，20 mg K2CO3，5 ml 0.1 mol/L苯甲醇/甲醇溶液，选用0.5 W/cm2的氙灯为光源打光，磁力搅拌维持温度为30 ℃，反应3h，停止加热，冷却至室温，经GC分析测得苯甲醇转化率为35.6%，对苯甲酸甲酯的选择性为90.8%，TOF为0.031 s
‑1。
[0021]本实施例使用的催化剂制备方法：将适量四甲基硅烷（TMS）溶于50 ml去离子水中，室温条件下充分搅拌1 h制备得到硅烷偶联剂水解液A；同时取适量MgAl
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LDHs溶入200ml的乙醇/水溶液（V
乙醇
：V
水
=1：1）中，室温搅拌1 h制备得到MgAl
‑
LDHs的悬浮液B；之后将悬浮液B置于80 ℃下搅拌回流，逐滴加入水解液A，滴加完毕后加热回流5 h；冷却至室温后，用乙醇洗涤、抽滤、放入真空烘箱中60 ℃干燥12 h，得到功能化MgAl
‑
LDHs载体（APTES
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MgAl
‑
LDHs）。将0.5 g APTES
‑
MgAl
‑
LDHs与3.1 ml 0.01 mol/L的HAuCl4同时加入50 ml的圆底烧瓶中，之后加入适量0.1 mol/L的赖氨酸调节溶液pH至8
‑
9，室温搅拌30 min后逐滴加入2 ml 0.35 mol/L的NaBH4溶液，室温搅拌24 h。过滤、去离子水洗涤、放入真空烘箱中60℃干燥12h，得到功能化MgAl
‑
LDHs担载Au纳米簇光催化剂（Au/TMS
‑
MgAl
‑
LDHs）。
实施例
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法，其特征在于：反应瓶中加入苯甲醇/甲醇溶液，然后加入功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇催化剂，之后加入K2CO3，之后选用具有一定光强的可见光源打光，反应温度维持在20
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40 ℃，反应时间1
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5 h，反应结束后冷却至室温，得到苯甲酸甲酯。2.根据权利要求1所述的一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法，其特征在于：所述苯甲醇/甲醇溶液浓度为0.1 mol/L。3.根据权利要求1所述的一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法，其特征在于：催化合成的反应温度为30 ℃；催化合成的反应时间为3 h。4.根据权利要求1所述的一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法，其特征在于：所述功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇催化剂的加入量为10 mg。5.根据权利要求1所述的一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光催化苯甲醇氧化酯化制备苯甲酸甲酯的方法，其特征在于：所述功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇催化剂采用Au/APTES
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MgAl
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LDHs、Au/MAPTMS
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MgAl
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LDHs、Au/TMS
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MgAl
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LDHs、Au/MTMS
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MgAl
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LDHs、Au/OTES
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MgAl
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LDHs中的一种。6.根据权利要求1所述的一种功能化镁铝水滑石担载Au纳米簇光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓宇，高晓星，孔祥鹏，常西亮，李生玲，牛宇岚，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：发明
国别省市：