[发明专利]一种Cu@Ru/MCM-41纳米催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种Cu@Ru/MCM‑41纳米催化剂及其制备方法和应用，属于纳米催化剂研究领域；本发明首先合成全硅MCM‑41介孔分子筛和纳米Cu颗粒，在有机修饰剂的存在下，制备了Cu@Ru/MCM‑41纳米催化剂，纳米Ru包裹在较大颗粒纳米Cu的表面形成了异质结型的Cu@Ru壳核结构，Cu@Ru壳核结构负载于多孔组分MCM‑41上，大大增加了活性组分Ru的分散度，使得活性组分Ru裸露出更多的活性位点，表现出良好的加氢性能；本发明所制备的Cu@Ru/MCM‑41纳米催化剂催化1‑硝基蒽醌加氢制备1‑氨基蒽醌的反应中显示出高的催化活性和稳定性；工艺路线简单，催化剂用量少，绿色环保，适于工业化要求。

技术领域

本发明涉及一种Cu@Ru/MCM-41纳米催化剂及其制备方法和应用，属于纳米催化剂研究领域。

技术背景

1-氨基蒽醌主要用于生产蒽醌类染料，是生产溴氨酸、酸性蓝78、分散红RLZ、分散艳红E.RLN、分散红FB、还原橄榄T、还原橄榄绿B、还原橄榄绿5G、还原灰M、活性艳蓝X-BR、活性艳蓝KN-R等的原料。1-氨基蒽醌还可以用于生产油墨、涂料和颜料，近年来也被用于液晶染料、光降解聚酯的光敏剂、电催化还原H₂O₂的催化剂、染料敏化太阳能电池的光敏染料和电极材料。

随着我国染料工业的发展，1-氨基葸醌的需求量很大，近年国内对蒽醌染料的需求量超过8000吨/年，并以15%-20%的增长率逐年增加，国内市场非常广阔。国内1-氨基葱醒的生产绝大多数采用硫化碱还原的方法，硝基蒽醌在还原过程中会产生大量难以处理的废水，产品的杂质含量较高。目前，由于1-氨基蒽醌生产过程中的环境污染问题，北美、西欧等国家己经对蒽醌类染料中间体、蒽醌类还原和分散染料进行减产或停产，转向发展中国家求购高品质的产品。国内外市场对高品质1-氨基蒽醌的需求量非常大且将持续增长，因此，对国内l-氨基蒽醌生产厂家来说，改进或开发新工艺、提高产品质量、降低生产成本、减少环境污染已迫在眉睫。

发明内容

本发明提供了一种Cu@Ru/MCM-41纳米催化剂，并用于催化合成1-氨基蒽醌。该工艺路线简单，无三废产生，绿色环保。同时，催化剂用量少，催化活性高、选择性高，性能稳定。

为达到以上技术目的，本发明的技术方案如下：

一种Cu@Ru/MCM-41纳米催化剂，所述纳米催化剂中Cu、Ru的摩尔配比为1:0.05-0.25；Cu@Ru的负载量占总催化剂质量5%-30%。

本发明还提供所述Cu@Ru/MCM-41纳米催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：

全硅MCM-41介孔分子筛制备：将硅源和模板剂分别溶于蒸馏水中，搅拌均匀，调节混合物的pH，搅拌至溶液变为粘稠的透明凝胶状后装入反应装置内，晶化后冷却抽滤洗涤；将所得沉淀干燥过夜后，焙烧得到全硅MCM-41介孔分子筛；

其中，所述模板剂与硅源的质量比为10-30:100；其中所述硅源为九水合硅酸钠，模板剂为二正丙胺;

所述调节混合物的pH至8；

所述晶化条件为在120 ^oC温度下晶化60 h；

所述焙烧条件为500℃条件下焙烧3h。

纳米Cu的制备：称取Cu金属前驱体溶于无水乙醇溶液中，加入含有机修饰剂的乙醇溶液，搅拌混合均匀，调节pH值；待温度升至一定值后，将硼氢化四丁基铵乙醇溶液逐滴加到上述混合液中反应后，经洗涤、真空干燥制得纳米铜颗粒；

其中，所述有机修饰剂与Cu金属前驱体的质量比为5:100，其中所述Cu金

属前驱体为 Cu(NO₃)₂·3H₂O，所述有机修饰剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。