[发明专利]一种高晶界密度MoO3

说明书

本发明属于催化材料领域，具体涉及一种高晶界密度MoO₃纳米晶，其晶界密度不低于30,000m/mg。此外，本发明还提供了通过多孔Mo在450‑550℃的温度下氧化烧结得到所述高晶界密度MoO₃纳米晶的制备方法。本发明还提供了所述的高晶界密度MoO₃纳米晶将其用作芳伯醇氧化制备芳基甲酸的催化剂的应用。本发明研究发现，MoO₃纳米晶的晶界密度对芳伯醇催化氧化性能有重大影响，并进一步研究发现，控制在所要求的高晶界密度的条件下，其可以在芳伯醇氧化的反应中表现出优异的催化活性，其不仅具有优异的催化转化性能，还具有优异的循环稳定性。

技术领域

本发明属于无机材料和催化技术领域，具体是涉及一种性能高效，成本低廉的具有良好催化活性的高晶界密度MoO₃纳米晶。

背景技术

芳香醇如苯甲醇的选择性氧化的产物，如苯甲醛，苯甲酸作为香料原料、合成染料中间体和药物的原料，在有机合成和工业化学中具有重要作用。

现有技术报道了一些芳香醇如苯甲醇催化氧化的催化剂，但主要为贵金属催化剂，例如包括负载金、铂、钯、铑和双金属纳米粒子等。如将金纳米粒子沉积在BiOCl表面，在可见光照射下，对苯甲醇的选择性氧化反应活性较高，转化率达75.6％；Pd@N掺杂碳在催化苯甲醇氧化方面表现出极大的活性，在120℃， 1.0MPaO₂下，达到极高的TOF：157,747h^-1；高效Rh超细纳米线用于苯甲醇的充氧氧化，在90℃，1atm O₂条件下，苯甲醇转化率达到99.39％。但是贵金属催化剂普遍成本较高，难以实现大规模生产。为达到经济要求，非贵金属催化剂应用于苯甲醇氧化的反应有待研究与突破。

O₂在自然界中含量丰富，空气中约占21％，便于分离获得，使反应条件更为温和环保。如相对于H₂O₂，O₂更为廉价易得；相对于有机氧化剂，O₂更为环境友好。但对于非贵金属催化剂，很难在维持催化效率高的同时，利用O₂作为氧化剂。如硅负载铜络合物具有显著的高活性，在60℃下通过有机氧化剂完全转化苯甲醇；甲苯磺酸Fe(III)盐以H₂O₂为最终氧化剂，在70℃条件下氧化苯甲醇，产物收率为72.4％；除外，P掺杂多孔碳材料也被证明是一种能够催化苯甲醇氧化的催化剂，在100℃下利用1atm O₂作为氧化剂，苯甲醛选择性为99％，而苯甲醇的转化率仅为48％。

总而言之，开发高效的非贵金属催化剂，且以O₂选择性氧化苯甲醇仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明第一目的在于，提供一种高晶界密度MoO₃纳米晶，且发现其能够高效催化芳伯醇羟基氧化。

本发明第二目的在于，提供一种可制得所述的高晶界密度MoO₃纳米晶的制备方法。

本发明第三目的在于，提供所述的高晶界密度MoO₃纳米晶催化芳伯醇羟基氧化中的应用。

本发明第四目的在于，提供一种包含所述的高晶界密度MoO₃纳米晶的芳伯醇氧化催化剂。

本发明第五目的在于，提供所述的芳伯醇氧化催化剂的应用方法。

一种高晶界密度MoO₃纳米晶，其晶界密度不低于30,000m/mg。