[发明专利]Pt/BiVO4片状结构复合光催化剂的合成及其应用

说明书

本发明公开了一种Pt/BiVO₄片状结构复合光催化剂的合成及其应用，合成得到的光催化剂是由铂负载在片状BiVO₄表面构成一种具有良好光催化活性的非均相复合光催化剂。以Pt/BiVO₄片状结构复合材料为光催化剂，运用发光波长λ>400nm、功率为300W的氙灯在室温下照射2,6‑二取代基苯酚发生偶联反应合成相应的联苯二酚类化合物，或者照射2,4‑二取代基苯酚发生偶联反应合成相应的羟基邻位上的联苯酚类化合物。

技术领域

本发明属于光催化有机合成以及非均相纳米复合材料光催化剂的可控合成领域。具体涉及一种Pt/BiVO₄片状结构复合光催化剂的合成及其应用。

背景技术

光催化一般是指，在一定波长光的照射下半导体材料光催化剂会发生光生载流子的分离，然后通过光生电子和空穴诱发氧化还原反应。光催化是光化学和催化学科的交叉点，面对日益突出的环境和能源问题，目前光催化研究领域的主要工作主要集中在光催化分解水产氢、光降解空气和水中的污染物等环境治理和改善方面，太阳能的转化以及界面电子转移等电化学过程上。光催化技术也适用于有机化学反应，目前可见光催化在有机合成领域已获得巨大研究突破，是当前热门的研究领域。

3,3’,5,5’-四甲基联苯二酚(TMBP)是一种重要的有机中间体，可用作聚酯﹑聚氨酯﹑聚碳酸酯﹑聚砜﹑环氧树脂等诸多产品的改性单体；也可用作橡胶﹑乳剂防老剂和塑料抗氧剂，以及染料中间体或石油制品的稳定剂。联苯类液晶是目前应用最广泛的一种液晶材料，这类液晶对光、电、湿度的作用均较稳定，物理性能良好，是各类液晶中稳定性最好的，因此作为合成此类液晶的重要中间体，3,3’,5,5’- 四甲基联苯二酚的研究具有重要的市场价值。

目前应用于光催化有机反应中的光催化剂主要有贵金属络合物、等离子型金属以及有机染料等。这些光催化剂存在价格昂贵、需要制备特定的尺寸、不易于从反应体系中分离、稳定性差等不足。因此，研发可应用于有机合成中新型的可见光响应的非均相无机材料光催化剂显得尤为必要。BiVO₄作为一种可见光催化剂，具有适宜的带隙宽度，已被用于光催化降解污染物、太阳能电池的电极材料、光催化分解水产氧等光催化领域。但是，单一的BiVO₄材料存在光生载流子分离效率低、表面活性弱等不足。导电性良好的铂可以作为一种有效的助催化剂，有利于电子的传输，同时也可以通过增加活性位点来提高BiVO₄表面的催化活性。运用光还原沉积的方法把铂颗粒负载在 BiVO₄表面可以获得活性高的复合光催化剂，然而该复合材料在光催化苯酚类化合物的偶联反应中还未被开发利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种Pt/BiVO₄片状结构复合光催化剂的合成及其应用，提供了Pt/BiVO₄片状结构非均相复合光催化剂的合成方法以及将此复合光催化剂用于光催化2,6-二取代基苯酚类化合物/2,4-二取代基苯酚类化合物的偶联反应的方法，具有催化剂易于从反应体系中分离、转化率高、反应条件温和等优点。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

Pt/BiVO₄片状结构复合光催化剂的合成方法，包括如下步骤：

S1在搅拌条件下，将1mmol五水合硝酸铋溶解于10mL浓度为4mol/L的硝酸溶液中，标记为溶液A；

S2在搅拌条件下，将0.5mmol偏钒酸铵溶解于8mL浓度为4 mol/L的NaOH溶液中，再加入1.0g乙二胺四乙酸二钠进行溶解，标记为溶液B；

S3在搅拌条件下，将溶液B逐滴滴加到溶液A中，形成黄色溶液；

S4用浓度为2mol/L的NaOH溶液调节步骤S3中所得到的黄色溶液的pH＝7；