[发明专利]一种水溶性纳米Fe3O4磁性催化剂的制备方法及应用

权利要求书

1.一种水溶性纳米Fe₃O₄磁性催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂的结构式为：

2.根据权利要求1所述的一种水溶性纳米Fe₃O₄磁性催化剂的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：(1)Fe₃O₄纳米粒子的制备；(2)对氨基苯磺酸氟硼酸重氮盐的制备方法一；(3)对氨基苯磺酸氟硼酸重氮盐的制备方法二；(4)催化剂(I)的制备方法一；(5)催化剂(I)的制备方法二。

3.根据权利要求2所述的一种水溶性纳米Fe₃O₄磁性催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体为：

(1)Fe₃O₄纳米粒子的制备：称取FeCl₃·6H₂O：1.35g，6mmol和FeSO₄·7H₂O：0.69g，2.5mmol以及尿素：1.2g，20mmol，用100mL蒸馏水溶解；将反应液在95℃的下加热8h后，自然冷却至室温后老化24h，过滤，将滤饼用蒸馏水清洗5次，用磁铁将溶液和Fe₃O₄纳米粒子分离，分离后将所得纳米粒子在70℃的条件下烘12小时，得到带有磁性的Fe₃O₄纳米粒子0.39g；通过电镜测试Fe₃O₄纳米粒子的平均粒径在20nm；

(2)对氨基苯磺酸氟硼酸重氮盐的制备方法一：以亚硝酸钠为重氮化试剂；将对氨基苯磺酸晶体：1.05g，6mmol，溶于5％的NaOH水溶液：5mL中，再加入亚硝酸钠：0.4g，6mmol的水溶液，搅拌并控制温度在0～5℃；配制水：5mL与浓盐酸：1.5mL的溶液，并慢慢加入到前述溶液中；将反应液在0～5℃下反应20min；反应完成后，向反应液中滴加氟硼酸：2mL，待其反应完全后抽滤，滤饼晾干后得对氨基苯磺酸氟硼酸重氮盐0.87g；

(3)对氨基苯磺酸氟硼酸重氮盐的制备方法二：以亚硝酸叔丁酯为重氮化试剂，将对氨基苯磺酸晶体：1.05g，6mmol，溶于5％的KOH乙醇溶液：20mL中，再加入亚硝酸叔丁酯：0.62g,6mmol,控制温度在：-10～-5℃，配制水：5mL，与浓硫酸：1.0mL的溶液，并慢慢加入到前述溶液中；将反应液在：-10～-5℃下反应30min；反应完成后，向反应液中滴加氟硼酸：2mL，待其反应完全后抽滤，滤饼晾干后得对氨基苯磺酸氟硼酸重氮盐0.93g；

(4)催化剂(I)的制备方法一：将Fe₃O₄：100mg纳米粒子分散在0.1mol/L NaOH:20mL水溶液中，然后加入前述制备的氟硼酸重氮盐晶体:100mg，搅拌1h。抽滤，在所得滤液中缓慢加入适量的叔丁醇，加入的过程中有橙色细小晶体析出，将混合液抽滤，烘干橙色晶体得催化剂(I)160mg；通过电镜测试催化剂(I)纳米粒子的平均粒径在20nm；

(5)催化剂(I)的制备方法二：将Fe₃O₄纳米粒子：150mg使分散于25毫升乙醇中，超声20分钟后，加入硅烷偶联剂2-氯乙基三甲氧基硅烷：2.5mL；氮气保护下，在70度下搅拌2小时，通过离心收集悬浮物，沉淀后的固体重新通过超声分散在甲醇中，然后用磁铁进行分离，重复5次，最后所得粒子室温下干燥至恒重；将制备的粒子：50mg超声10分钟使分散于1,2-二氯乙烷：5mL，改用机械搅拌。然后对氨基苯磺酸1克和三乙胺1克溶于1,2-二氯乙烷：10mL中，并将该溶液在30分钟内滴加到前述溶液中，搅拌1小时后，所得粒子用磁铁进行分离后，再用氯仿洗三次，室温下干燥得催化剂(I)55mg。