【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化材料的制备及有机合成，具体为一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法。
技术介绍
1、芳胺类化合物作为最普遍、最重要的有机合成原料及中间体，其相应的催化合成及制备也是学术界及业界最重要的研究课题之一。近年来，基于过渡金属催化的转氢反应在芳胺类化合物的合成及制备方面由于具有原子经济性高、化学专一性好、清洁转化等诸多特点，受到了绿色催化研究领域的广泛关注。然而，迄今为止，绝大多数涉及到催化转氢的化学反应，催化剂的活性组分一般都是金属，而且以过渡金属居多。这是由于过渡金属有比较多的空d或者f轨道与底物分子成键，形成能垒较低的过渡态，进而加速化学反应的进行。此外，由金属参与构成的催化活性位点也可以与氢供体直接作用，通过形成活性金属氢化物(mh)完成转氢过程。但是，对于碳纳米材料来说，一般认为它们没有空轨道，也难以形成活性氢化物。因此，如果缺少助催化剂或反应助剂的协同活化，仅仅利用碳纳米材料完成催化转氢则将难以实现。此外，过渡金属催化材料的制备和使用还面临着诸如制备过程复杂、成本较高、条件苛刻、稳定性差、较高毒性、在水相反应中由于痕量金属离子的浸出导致的交叉污染等问题。因此，从绿色化学与循环经济的角度出发，构建简单、高效、低成本的多相非金属催化体系，并通过含氮杂环类与硝基苯类化合物的催化转氢，实现含氮芳香杂环类和苯胺类化合物的绿色催化制备是十分必要的。
2、近年来，催化转氢由于操作简单、原子经济性较高，环境友好等优点，备受绿色化学研究及应用领域的关注。其中，在水为溶剂条件下，通过硝基苯类与含氮杂
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其具有经济效益好、制备过程简单、绿色、催化性能好、结构稳定等特点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、步骤1、将纤维素与木质素(脱碱)按一定质量比混合后作为碳前驱体材料；或者，将废弃秸秆通过破碎机制备成粉末(过400目不锈钢筛)，秸秆粉用5wt％naoh水溶液进行处理，然后在剧烈搅拌下缓慢滴加hcl溶液，直至ph为5，将混合物离心分离，用大量去离子水洗涤至中性，再次离心分离，处理过的秸秆粉真空干燥后作为碳前驱体材料；
5、步骤2、步骤1得到的碳前驱体材料与p2o5以不同质量比混合均匀后转移至水热釜中并在一定温度进行反应，反应完成后冷却至室温，之后用去离子水和甲醇多次洗涤至中性，真空干燥得到初级碳材料；
6、步骤3、将装有步骤2得到的初级碳材料的刚玉舟转移至管式炉中，以氮气为保护气体，可控温度下进行高温热解，之后自然降温至室温得到生物碳催化材料；
7、步骤4、在压力反应管中加入硝基苯类及氮杂环类化合物及一定量的水作为溶剂，再加入适量步骤3所制备的生物碳材料作为催化剂，在氮气条件下，在一定温度下反应8-36h，得到苯胺类及含氮芳香杂环类化合物。
8、作为优选，在步骤1中，所述纤维素与木质素(脱碱)混合质量比为0.5～8：1。
9、作为优选，在步骤1中，除杂前秸秆粉与5wt％naoh水溶液质量比为1：20～50，搅拌时间为0.2～1h，处理过的秸秆粉在25～60℃真空干燥后得到相应碳前驱体材料。
10、作为优选，在步骤1中，废弃的秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和大豆秸秆中的一种。
11、作为优选，在步骤2中，水热釜中碳前驱体材料与p2o5质量比为1：5～8，初级碳材料的真空干燥温度为25～60℃，水热釜中的反应温度为100～150℃，反应时间为1～8h。
12、作为优选，在步骤3中，管式炉升温速率为5～10℃/min，式炉终点预设温度控制在600～950℃，管式炉中可控高温热解终点温度达到预设温度后，保持2～4h。
13、作为优选，在步骤3中，制备生物碳催化材料中形成了具有氢循环性能的锥形结构醌与酚活性单元。
14、作为优选，在步骤4中，硝基苯类化合物：氮杂环类化合物的摩尔比为1:1.5～3，参与反应的催化剂用量为50～100mg/mmol硝基苯类化合物，催化反应体系的反应温度为90～150℃，催化反应中，溶剂为去离子水，催化反应时间为8～36h。
15、作为优选，所述氮杂环类化合物为四氢喹啉类化合物、四氢异喹啉类化合物、四氢喹噁啉类化合物、吲哚啉类化合物中的一种。
16、作为优选，催化反应方程式为：
17、
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、1、本专利技术中所述催化材料在溶剂去离子水中可以通过材料内部形成的活性醌与酚单元间的氢循环机制推动硝基苯类与氮杂环类化合物间的氢转移，以实现苯胺类及含氮芳香杂环类化合物的简单、高效、绿色、低成本催化制备。通过50次的催化循环实验发现，催化材料活性损失不超过5％。
20、2、本专利技术突破了基于上述反应的金属基催化体系框架；
21、3、本专利技术的碳前驱体材料丰富且绿色、制备成本低廉；
22、4、本专利技术的该生物碳催化材料的制备方法简单且可控；
23、5、本专利技术的该生物碳催化材料在水相体系中使用不存在交叉污染；
24、6、本专利技术的该生物碳催化材料性能与稳定性较好；具有潜在的工业开发价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，所述纤维素与脱碱木质素混合质量比为0.5～8：1。
3.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：除杂前秸秆粉与5wt％NaOH水溶液质量比为1：20～50，搅拌时间为0.2～1h，处理过的秸秆粉在25～60℃真空干燥后得到相应的碳前驱体材料。
4.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，废弃的秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和大豆秸秆中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤2中，水热釜中碳前驱体材料与P2O5质量比为1：5～8，初级碳材料的真空干燥温度为25～60℃，水热釜中的反应温度为100～150℃，反应时间为1～8h。
6.根据权利要求1所述的一种基
7.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤3中，制备生物碳催化材料的过程中形成了具有氢循环性能的锥形结构醌与酚活性单元。
8.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤4中，硝基苯类化合物：氮杂环类化合物的摩尔比为1:1.5～3，参与反应的催化剂用量为50～100mg/mmol硝基苯类化合物，催化反应体系的反应温度为90～150℃，催化反应中，溶剂为去离子水，催化反应时间为8～36h。
9.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：所述氮杂环类化合物为四氢喹啉类化合物、四氢异喹啉类化合物、四氢喹噁啉类化合物、吲哚啉类化合物中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：催化反应方程式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，所述纤维素与脱碱木质素混合质量比为0.5～8：1。
3.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：除杂前秸秆粉与5wt％naoh水溶液质量比为1：20～50，搅拌时间为0.2～1h，处理过的秸秆粉在25～60℃真空干燥后得到相应的碳前驱体材料。
4.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，废弃的秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和大豆秸秆中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材料的制备方法，其特征在于：在步骤2中，水热釜中碳前驱体材料与p2o5质量比为1：5～8，初级碳材料的真空干燥温度为25～60℃，水热釜中的反应温度为100～150℃，反应时间为1～8h。
6.根据权利要求1所述的一种基于转氢制备芳胺类化合物的生物碳催化材...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞少峰，王彦斌，苏琼，郤晓婷，陈奇，韩一凡，李双云，
申请(专利权)人：西北民族大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。