[发明专利]Ag－Fe3O4磁性纳米催化剂及在苯乙烯环氧化中的应用

说明书

技术领域

本发明属于磁性催化剂领域，具体涉及一种磁性纳米复合催化剂和应用，其是指在聚合物作用下复合的Ag-Fe₃O₄磁性纳米催化剂以及它在苯乙烯催化环氧化体系中的应用。

背景技术

多相催化剂由于其具有易从催化反应体系中分离的特点而在化学和精细化工过程中发挥着重要的作用。众所周知，多相催化剂的粒度越小它们表现出的催化活性越高，纳米尺度的催化剂由于具有较大的比表面积，表面裸露有大量的活性位点，使反应物分子可以和催化剂活性位在近“分子水平”上充分接触，从而显示出远远优越于相应的块体材料的催化活性，相关的报道也非常多。然而，也正是由于纳米催化剂的粒径非常小(1nm＝10^-9m)使得它们有一个明显的缺点：难以被用传统的离心和过滤的方法从反应体系中分出，这使得纳米催化剂的回收成为一个工程难点。近年来发展的一类可磁分离的纳米催化剂(以下简称磁性纳米催化剂)使得纳米尺度的催化剂可以在外磁场的作用下方便的从反应体系中分出。这种磁性催化剂是一种把磁性物质与活性组分相结合的催化剂，这使得磁性纳米催化剂兼具高活性和易分离这两个特点。鉴于磁性纳米催化剂具有以上所述两种优异的特点，人们已发明了很多方法来制备磁性纳米催化剂。目前文献报道的磁性纳米催化剂的制备方案包括两大类：①磁性组分(包括Fe₃O₄、Y-Fe₂O₃、Ni等)和催化剂之间通过“刚性缓冲层”(主要是SiO2、C和Polymer)复合。例如，加拿大的Alper等人先在Fe₃O₄外包覆了一层SiO₂然后与催化活性组分[Rh(COD)Cl]₂进行复合制备了磁性纳米催化剂(参见文献：J.Am.Chem.Soc.2006，128，5279)②磁性组分修饰上具有双官能团的柔性有机分子后与催化剂偶合。例如，美国North Carolina大学的Lin Wenbin等人将Fe₃O₄与催化剂活性组分[Ru(BINAP-PO₃)(DPEN)Cl₂]直接通过具有双官能团的有机分子偶联起来制备了磁性纳米催化剂(参见文献：J.Am.Chem.Soc.2005，127，12486)。然而，用这两类方案制备磁性催化剂步骤繁多，过程复杂。这在很大程度上限制了它们在工业生产中大规模的使用。因而，寻找一种步骤少、过程简单、适合工业生产中大规模的使用的磁性纳米催化剂的制备方法成为亟待解决的问题。

烯烃环氧化是一类重要的化学反应，环氧化产物也是一类非常重要的有机中间体。Ag催化剂作为乙烯和O₂反应制备环氧乙烷的特效催化剂，可以在工业生产中大规模使用。然而，Ag催化剂用于其它烯烃的环氧化方面时效果却不很理想。环氧苯乙烷可用作环氧树脂的稀释剂、UV-吸收剂、增香剂、染料，也是精细化工、制药工业的重要中间体，例如环氧苯乙烷加氢制得的β-苯乙醇是玫瑰油、丁香油、橙花油的主要成分，并且广泛用于配制食品、烟草、肥皂及化妆品香精。近年来国内外对β-苯乙醇和医药左旋咪唑的需求量急剧增长，环氧苯乙烷供不应求，给制备环氧苯乙烷的研究带来了广阔的发展前景。人们已尝试制备了各种修饰过的Ag的催化剂并评价了它们在催化苯乙烯制备环氧苯乙烷时的活性。西班牙科学家F.Medina等人发现碱金属Cs是Ag催化环氧化苯乙烯的促进剂(参见文献：J.Mol.Catal.A： Chem.2006，258，346)。目前，设计合成高效，可循环使用的，可在液相进行的催化苯乙烯环氧化的催化剂仍然是一大挑战。

发明内容

本发明的目的就是要克服背景技术的不足，采用简单的方法经过一溶剂热过程合成出一种新型的可磁分离的、高效的Ag-Fe₃O₄磁性纳米催化剂，并且提供此催化剂在苯乙烯催化环氧化体系中的应用，该催化剂重复使用多次后无失活现象，具有实际应用价值。

Ag-Fe₃O₄复合磁性纳米催化剂的具体合成方法如下：