[发明专利]一种树脂基零价铜催化剂、制备方法及其在催化还原对硝基苯酚中的应用

说明书

本发明公开了一种树脂基零价铜催化剂、制备方法及其在催化还原对硝基苯酚中的应用。所述树脂基零价铜催化剂是将铜离子负载在树脂聚合物载体上后被还原为零价铜，按质量百分比计，所述铜含量为0.5％‑50％。该催化剂对对硝基苯酚具有高效的催化还原效果，可以反复使用，催化效率高；当该树脂基零价铜催化剂氧化为树脂基氧化铜后，催化活性会增强。所述催化剂制作简便，制作过程无污染，结构简单稳定，是一种绿色催化剂，可广泛应用于催化对硝基苯酚还原为对氨基苯酚。

技术领域

本发明涉及一种树脂基零价铜催化剂、制备方法及其在催化还原对硝基苯酚中的应用，属于催化剂材料制备与应用及废水处理领域。

背景技术

对硝基苯酚是一种在农业化学、农药、造纸、印染、橡胶等领域广泛使用的原材料。对硝基苯酚的大量生产和使用，导致对硝基苯酚及其衍生物渐渐释放到环境中，并对生态环境造成很大威胁。美国环保总局已将其列为优先控制污染物，欧盟直接定义对硝基苯酚为水生生物毒害物，中国环境监测总站已经把对硝基苯酚加入到优先控制有机污染物的黑名单中。若人皮肤和眼睛受到对硝基苯酚刺激会对中枢神经系统产生很大影响。由于对硝基苯酚的毒性及诱变性，传统的生物处理法无法对其有效去除。近年来，为去除对硝基苯酚，吸附、微波催化氧化、光催化降解、电芬顿、电絮凝、电化学等处理方法用于去除对硝基苯酚。但这些方法需要消耗能源，或者使用有机溶剂，造成二次污染。因此，需要寻找一种绿色、温和、高效的处理方法。催化加氢对硝基苯酚为对氨基苯酚是一种非常有前景的方法。生成物对氨基苯酚是一种重要的化工原料和医药中间体，可广泛用于合成解热镇痛类药物、橡胶助剂等重要产品。

在催化对硝基苯酚为对氨基苯酚的催化剂研究中，关注度比较高的是一些贵金属及其纳米材料，如Pt、Pd、Au等贵金属催化剂，Ni等非贵金属催化剂，但其实际应用很少。由于贵金属催化剂易团聚、流失，导致其催化活性大大降低；同时，从经济角度出发，贵金属作为催化剂价格昂贵、资源稀缺，影响产业化应用。例如，中国专利申请号201410514979.4，申请公布日为2014年9月16日的专利申请文件公开了一种负载二氧化硅的硒化钴纳米复合材料催化剂的制备方法及其在催化还原对硝基苯酚方面的作用。该方法采用系列步骤合成了纳米结构厚度不超过10纳米的硒化钴，具有较高的比表面积和催化活性。中国专利申请号201610901700.7，申请公布日为2016年10月14日的专利申请文件公开了一种磷化镍纳米材料的制备方法及其在催化还原对硝基苯酚中的应用，采用溶剂热法，合成了Ni₂P纳米颗粒、Ni₁₂P₅纳米颗粒，以及同时含有两相的Ni₂P/Ni₁₂P₅异质结构的纳米颗粒。研究表明，Ni₂P/Ni₁₂P₅异质结构的纳米颗粒催化剂在对硝基苯酚催化还原中显示出稳定和优越的催化活性。

综上所述，本发明以廉价重金属铜为主要活性位点，直接采用浸渍还原法将零价铜直接一步负载到树脂聚合物载体上，在常温常压下将对硝基苯酚还原为对氨基苯酚，降解对硝基苯酚，并将其转化为毒性小、可再次生产利用的对氨基苯酚。

发明内容

本发明旨在提供一种树脂基零价铜催化剂、制备方法及其在催化还原对硝基苯酚中的应用。本发明所述催化剂是以树脂聚合物为载体，通过溶液浸渍法将铜离子负载到树脂聚合物上，然后将负载的铜离子还原为零价铜，得到树脂基零价铜催化剂。该催化剂对对硝基苯酚具有高效的催化还原效果，可以反复使用，催化效率高；此外，该催化剂制作简便，制作过程无污染，结构简单稳定，是一种绿色催化剂，可广泛应用于催化对硝基苯酚还原为对氨基苯酚。

一方面，本发明涉及一种树脂基零价铜催化剂，其中铜离子负载在树脂聚合物载体上后被还原为零价铜，按质量百分比计，所述铜含量为0.5％-50％。