[发明专利]一种以石墨烯纳米片为骨架的催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，该催化剂是以石墨烯纳米片为骨架，通过化学方法连接上吡啶基团生成有机配体，进而通过与过渡金属离子配位而形成的纳米有机催化剂。

2.根据权利要求1所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，所述过渡金属离子选自Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu中的一种。

3.根据权利要求2所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，所述过渡金属离子是Pd。

4.根据权利要求2所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，所述过渡金属离子是Cu。

5.根据权利要求3所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，所述催化剂为石墨烯-吡啶-醋酸钯催化剂。

6.根据权利要求4所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，所述催化剂为石墨烯-吡啶-溴化铜催化剂。

7.根据权利要求1所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，所述石墨烯纳米片上所含吡啶基团的量为6～14mmol/100g。

8.根据权利要求1所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂，其特征在于，所述以石墨烯纳米片为骨架的催化剂是通过下列步骤制备的：

(1)溴化石墨烯的制备：将石墨烯纳米片(多层)、N-溴代琥珀酰亚胺和四氯化锆加入二氯甲烷中，在氩气保护下室温搅拌过夜，反应完后，过滤，洗涤，干燥得溴化石墨烯；

(2)吡啶石墨烯的制备：将所述溴化石墨烯和3-吡啶硼酸加入1，2-二甲氧基乙烷中，再加入碳酸钠水溶液，以及四(三苯基膦)钯催化剂在84℃搅拌反应，反应完后，过滤，洗涤，干燥得吡啶石墨烯；

(3)以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备：将所述吡啶石墨烯与过渡金属离子的盐加入甲苯中，在80℃搅拌反应，反应完后，除去溶剂，干燥，得产品。

9.一种如权利要求1所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)溴化石墨烯的制备：将石墨烯纳米片(多层)、N-溴代琥珀酰亚胺和四氯化锆加入二氯甲烷中，在氩气保护下室温搅拌过夜，反应完后，过滤，洗涤，干燥得溴化石墨烯；

(2)吡啶石墨烯的制备：将所述溴化石墨烯和3-吡啶硼酸加入1，2-二甲氧基乙烷中，再加入碳酸钠水溶液，以及四(三苯基膦)钯催化剂在84℃搅拌反应，反应完后，过滤，洗涤，干燥得吡啶石墨烯；

(3)以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备：将所述吡啶石墨烯与过渡金属离子的盐加入甲苯中，在80℃搅拌反应，反应完后，除去溶剂，干燥，得产品。

10.根据权利要求9所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属离子的盐为钯盐。

11.根据权利要求9所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属离子的盐为铜盐。

12.根据权利要求10所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述钯盐为醋酸钯。

13.根据权利要求11所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜盐为溴化铜。

14.根据权利要求9所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中石墨烯纳米片(多层)、N-溴代琥珀酰亚胺和四氯化锆的质量比为2∶1∶0.05～2∶1∶0.15。

15.根据权利要求9所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中溴化石墨烯和3-吡啶硼酸的质量比为1∶0.10～1∶0.30。

16.根据权利要求9所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)制备的石墨烯纳米片上所含吡啶基团的量为6～14mmol/100g。

17.根据权利要求9所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中吡啶石墨烯与过渡金属离子的盐按吡啶基团：过渡金属离子的摩尔比为2∶1～2∶1.5。

18.如权利要求1所述的以石墨烯纳米片为骨架的催化剂在空气氧化醇反应中的应用。