[发明专利]一种负载型磁性催化剂

权利要求书

1.一种负载型磁性催化剂，其特征在于，由如下方法制备得到，先制备具有孔道垂直微球表面、开口向外的磁性介孔微球作为金属酞菁的负载剂，然后采用共混法将金属酞菁高密度组装到磁性介孔微球的孔道表面，最终制备出该负载型磁性催化剂；具体步骤为：

1) 磁性介孔硅微球的制备；

1.1）以FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O为原料采用化学沉淀法合成Fe₃O₄纳米粒子，再将Fe₃O₄纳米粒子转移到氨水溶液中，制备出1 mg/ml的磁流体待用；

1.2）取一定量正硅酸酯的乙醇溶液，在搅拌条件下逐次加入磁流体、表面活性剂、乳化剂和浓氨水，超声分散，将分散后胶状液在60℃常压蒸发成固体，再经高温煅烧得到磁性介孔硅微球；磁流体、正硅酸酯、浓氨水、乳化剂和表面活性剂的质量比为1 : 5 : 3～5 : 5～10 : 6～15；

2) 磁性介孔硅微球负载金属酞菁；

室温下，将Tween-80和正丁醇混合均匀，在搅拌条件下加入金属酞菁的N,N-二甲基甲酰胺溶液，继续搅拌1小时，然后加入磁性介孔硅微球的甲苯溶液，回流反应12小时，回流温度为112～115℃，过滤，滤饼依次用无水乙醇、蒸馏水洗涤，真空干燥即得到最终产物负载型磁性催化剂；其中Tween-80、正丁醇、金属酞菁和磁性介孔硅微球的质量比为1 : 1 : 50 : 300～500。

2.根据权利要求1所述的负载型磁性催化剂，其特征在于：其中金属酞菁按如下方法制备，

a）邻苯二甲酰亚胺的制备：将邻苯二甲酸酐和尿素混合均匀，尿素和邻苯二甲酸酐质量比为1:1～3；加热至155～165℃使其熔融并放出气泡，在该温度下保温l0～15分钟，反应完毕，迅速加入蒸馏水，析出白色针状晶体，过滤，水洗，干燥得白色微晶邻苯二甲酰亚胺；

b）硝基邻苯二甲酰亚胺的制备：在反应容器中加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1:0.3～0.5，冰水浴冷却至8～12℃，在搅拌条件下缓慢加入邻苯二甲酰亚胺，邻苯二甲酰亚胺质量为混合酸质量的9～15%，滴加过程中温度控制在8～12℃，滴加完成撤去冰水浴，继续在室温反应3小时，反应体系清澈后升温至55℃继续反应1小时，变成黄色清澈液体，降温至40℃，在搅拌条件下将黄色液体倒入碎冰中，得到乳黄色的悬浊液，过滤得粗产品，用无水乙醇重结晶，得硝基邻苯二甲酰亚胺；

c）四硝基金属酞菁的合成：将硝基邻苯二甲酰亚胺、尿素和钼酸铵加入到反应容器中，加热熔融，然后在搅拌条件下加入粉末状CuCl₂·2H₂O或MnCl₂·4H₂O，有蓝紫色固体出现；提取出固体后分别用盐酸和NaOH溶液煮沸l小时后过滤，滤饼在空气中干燥，得蓝紫色固体，即为四硝基金属酞菁；

步骤c)中所述的硝基邻苯二甲酰亚胺、尿素、盐酸盐的摩尔比为4 : 8 : 1，盐酸盐即CuCl₂·2H₂O或MnCl₂·4H₂O，钼酸铵为硝基邻苯二甲酰亚胺、尿素、盐酸盐三种固体总质量的2～10 ‰，熔融和反应温度为185～190℃，盐酸和NaOH溶液的浓度均为1mol/l；

d）四氨基金属酞菁的合成：将含有四硝基金属酞菁和Na₂S的有机溶剂加入到反应容器中，搅拌加热至55～60℃，恒温1小时后，将反应物倾入蒸馏水中，抽滤，滤饼空气干燥，得墨绿色固体四氨基金属酞菁，即为最终的金属酞菁；其中有机溶剂为DMF，四硝基金属酞菁与Na₂S的质量比为1:3～5。

3.根据权利要求1所述的负载型磁性催化剂，其特征在于：其中步骤1.2)中所述的正硅酸酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯；表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯或十六烷基三甲基溴化铵，乳化剂为Tween-80，煅烧温度为550℃。