一种光催化剂及其制备方法和光催化制备烯烃类化合物的应用技术

本发明专利技术公开一种光催化剂及其制备方法和光催化制备烯烃类化合物的应用，包括将炔烃化合物在光催化剂的存在下进行光照反应得到烯烃类化合物。本发明专利技术的方法改善了现有技术中制备烯烃化合物反应过程中重金属Pd使用带来的昂贵的生产成本，并避免了重金属Pd使用带来的环境污染及耗能大等问题。本发明专利技术光催化剂可以高效、绿色地合成烯烃化合物，并且在仅仅使用氘代甲醇或氘水情况下，也可以方便廉价的得到氘代烯烃化合物。且本发明专利技术催化剂的制备方法简单、成本廉价，反应条件温和，操作简单，反应选择性高，无污染，且有效地避免了完全氢化产物(烷烃化合物)的产生，从而高选择性地实现了炔烃化合物的选择性半氢化反应。烃化合物的选择性半氢化反应。烃化合物的选择性半氢化反应。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化剂及其制备方法和光催化制备烯烃类化合物的应用


[0001]本专利技术属于光催化合成
，涉及一种光催化剂及其制备方法和光催化制备烯烃类化合物的应用，具体涉及一种光催化剂及其制备方法和光催化实现选择性半氢化炔烃化合物制备烯烃类化合物的应用。

技术介绍

[0002]烯烃类化合物是生产各种天然产物、药物和高分子化合物过程中非常重要的砌块分子。目前，大部分高分子化合物是通过特定的烯烃聚合反应制备而成。如一类热塑性树脂需要由1
‑
戊烯、1
‑
己烯、1
‑
辛烯等分子单独聚合或者共聚合制备而成。工业上常采用林德勒催化剂(其是由金属钯负载于碳酸钙载体上)，并以醋酸铅和喹啉作为失活剂、氢气作为氢源，以实现炔烃选择性半氢化制备烯烃。
[0003]然而，现有炔烃选择性半氢化制备烯烃反应过程中，因贵金属钯的使用致使烯烃生产成本过高；且醋酸铅的使用会不可避免地给环境带来重金属污染，同时氢气属于易爆物，会给生产带来严重的安全隐患。因此，人们迫切需要开发出能够避免贵金属钯、有毒金属铅及易爆炸氢气等的使用，以实现选择性氢化炔烃化合物至烯烃类化合物的新方法。

技术实现思路

[0004]为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种光催化剂，所述光催化剂以M/C3N4表示；其中：
[0005]M选自下述金属元素中的一种、两种或更多种：Au、Ag、Ni、Fe和Pd；优选为Ni和Fe中的一种或两种。
[0006]根据本专利技术的实施方案，所述光催化剂为纳米材料。
[0007]根据本专利技术的实施方案，在所述M/C3N4光催化剂中，M与C3N4的质量比为1:(100
‑
1000)，优选为1:(300
‑
800)，示例性为1:800、1:700、1:600、1:500、1:400、1:300。
[0008]根据本专利技术的实施方案，在所述M/C3N4光催化剂中，M以纳米颗粒的形式负载于C3N4表面。例如，M纳米颗粒的粒径可以为2
‑
10nm；示例性为2nm、5nm、7nm、10nm；优选为7nm。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述M纳米颗粒中，M元素以金属态、氧化态、和/或金属态与氧化态的混合价态形式存在。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述光催化剂可以为Ni/C3N4、Fe/C3N4或Co/C3N4，优选为Ni/C3N4。
[0011]根据本专利技术示例性的实施方案，光催化剂Ni/C3N4中，金属Ni纳米颗粒的尺寸为5
‑
7nm，金属Ni纳米颗粒负载于C3N4表面。优选地，所述光催化剂Ni/C3N4具有基本上如图2所示的形貌。
[0012]根据本专利技术示例性的实施方案，所述光催化剂Ni/C3N4中，金属Ni纳米颗粒以金属态和二价氧化态的混合价态形式负载于C3N4表面。
[0013]根据本专利技术示例性的实施方案，所述光催化剂Ni/C3N4中，所述光催化剂Ni/C3N4的可见光最大吸收峰在385
‑
395nm，优选为390nm。优选地，所述光催化剂Ni/C3N4具有基本上如图3所示的固体紫外可见漫反射光谱。
[0014]本专利技术还提供上述光催化剂的制备方法，包括以含M元素的化合物和C3N4为原料，经还原反应，制备得到所述光催化剂。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述反应在还原剂的存在下进行。优选地，所述还原剂选自无机化合物。更优选地，所述无机化合物为无机金属钠化合物。例如，所述还原剂选自硫化钠、碘化钠、亚硫酸钠、硼氢化钠、氢化钠等中的一种、两种或更多种。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述含M元素的化合物和还原剂均以溶液形式加入反应体系中。例如，先分别配制含M元素的化合物和还原剂的水溶液。优选地，先将含M元素的化合物的水溶液和C3N4混合，再与还原剂的水溶液混合，经还原反应，得到所述光催化剂。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述还原剂的水溶液中，还原剂和溶剂的质量比为1:1
‑
1:2000，示例性为1:50、1:178、1:500、1:862、1:1000、1:1315、1:1500。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述含M元素的化合物可以由含有M元素的有机物或无机物提供；优选由含有M元素的无机物提供。例如，所述含M元素的化合物可以选自下述化合物中的一种、两种或更多种：含M元素的氯化物、硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐和碳酸盐；优选为含M元素的硝酸盐。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述M元素具有如上文所示的含义。
[0020]根据本专利技术示例性的实施方案，所述含有M元素的化合物选自NiCl2·
6H2O、Ni(NO3)2·
6H2O和Ni(CH3COO)2·
4H2O中的一种、两种或更多种，优选为Ni(NO3)2·
6H2O。
[0021]优选地，所述含有M元素的化合物与C3N4的质量比为1:(20
‑
400)，优选为1:(50
‑
200)，示例性为1:200、1:100、1:80、1:50、1:20。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述还原剂的水溶液以滴加方式加入含M元素的化合物的水溶液中。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述C3N4可以由C3N4前驱体经烧结制备得到。例如，所述C3N4前驱体可以选自同时含有碳元素和氮元素的小分子。
[0024]优选地，所述同时含有碳元素和氮元素的小分子选自二氰胺、三聚氰胺、尿素和苯代三聚氰胺中的一种、两种或更多种，优选为尿素。
[0025]优选地，所述烧结的温度为500～600℃，示例性为500℃、550℃或600℃。
[0026]优选地，所述烧结的时间为2～6h，示例性为2h、4h、6h。
[0027]优选地，所述烧结的升温速率为2～10℃/min，示例性为2℃/min、5℃/min、10℃/min。
[0028]进一步地，待烧结完成后，将烧结得到的产物进行研磨。
[0029]根据本专利技术的实施方案，所述还原反应在搅拌条件下进行。例如，所述搅拌的时间为1～20min，示例性为1min、5min、10min、15min、20min，优选为10min。
[0030]根据本专利技术的实施方案，所述制备方法还包括待反应结束后，对反应体系进行固液分离的步骤。例如，所述固液分离可以采用本领域已知手段，比如离心、过滤。
[0031]根据本专利技术的实施方案，所述制备方法还包括对固液分离得到的反应产物进行洗涤。优选地，洗涤所用的溶剂可以为水，优选为二次水或去离子水。又如，所述洗涤的次数可
以为一次、两次或更多次，优选为两次。
[0032]根据本专利技术的实施方案，所述制备方法还包括对洗涤后的反应产物进行干燥。例如，所述干燥的方式优选为真空干燥。
[0033]根据本专利技术的实施方案，所述光催化剂M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化剂，其特征在于，所述光催化剂以M/C3N4表示；其中：M选自下述金属元素中的一种、两种或更多种：Au、Ag、Ni、Fe和Pd；优选为Ni和Fe中的一种或两种。2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，在所述M/C3N4光催化剂中，M与C3N4的质量比为1:(100
‑
1000)，优选为1:(300
‑
800)。优选地，所述光催化剂为纳米材料。优选地，在所述M/C3N4光催化剂中，M以纳米颗粒的形式负载于C3N4表面。例如，M纳米颗粒的粒径可以为2
‑
10nm。优选地，M的纳米颗粒中，M元素以金属态、氧化态、和/或金属态与氧化态的混合价态形式存在。优选地，所述光催化剂可以为Ni/C3N4、Fe/C3N4或Co/C3N4优选为Ni/C3N4。3.权利要求1或2所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以含M元素的化合物和C3N4为原料，经还原反应，制备得到所述光催化剂。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应在还原剂的存在下进行。优选地，所述还原剂选自无机金属钠化合物。例如，所述还原剂选自硫化钠、碘化钠、亚硫酸钠、硼氢化钠、氢化钠等中的一种、两种或更多种。优选地，所述含M元素的化合物可以由含有M元素的有机物或无机物提供；优选由含有M元素的无机物提供。例如，所述含M元素的化合物可以选自下述化合物中的一种、两种或更多种：含M元素的氯化物、硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐和碳酸盐；优选为含M元素的硝酸盐。优选地，所述M元素具有如权利要求1所示的含义。优选地，所述含有M元素的化合物与C3N4的质量比为1:(20
‑
400)，优选为1:(50
‑
200)。优选地，所述C3N4可以由C3N4前驱体经烧结制备得到。例如，所述C3N4前驱体可以选自同时含有碳元素和氮元素的小分子。5.权利要求1或2所述的光催化剂和/或权利要求3或4所述的制备方法制得的光催化剂在将炔烃化合物催化选择性半氢化制备烯烃类化合物中的应用。优选地，所述烯烃类化合物为烯烃化合物或氘代烯烃化合物。优选地，在炔烃化合物催化选择性半氢化制备烯烃和/或氘代烯烃化合物中的应用。6.一种光催...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵进才，贾通通，宋文静，车延科，马万红，陈春城，籍宏伟，盛桦，章宇超，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：