[发明专利]聚苯胺负载铜铁催化剂材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚苯胺负载铜铁催化剂材料及其制备方法和应用，该方法以含有氯化铜、氯化铁以及盐酸的苯胺水溶液作为反应液，以硒掺杂聚合物氮化碳为催化剂，搅拌条件下，在白光照射作用下，得到聚苯胺负载铜铁催化剂材料。该材料可催化邻甲基二苯基二硒醚被空气氧化，合成有用的硒‑氧杂环化合物。

技术领域

本发明涉及一种聚苯胺负载铜铁催化剂材料及其制备方法和应用，属于催化材料技术领域。

背景技术

聚苯胺是一种重要的导电高聚物材料。近年来，其引用范围被拓展到催化剂制备领域。利用聚苯胺分子上的含氮官能团与金属的配位作用，这类材料可以较牢固地锚定各种金属，是良好的纳米金属催化剂载体。聚苯胺通常通过苯胺聚合来制备，传统方法使用化学氧化剂(如过硫酸钾)，容易导致固废产生。最近，我们课题组开发了一系列利用过渡金属催化过氧化氢氧化苯胺聚合的反应，从而可以直接制备聚苯胺负载纳米金属催化剂。比如聚苯胺负载铜，即通过将苯胺、铜盐的溶液与过氧化氢混合制得(Materials Letters2019,242,170-173)。然而，过氧化氢是爆炸性物质，大量使用时有一定的危险性。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚苯胺负载铜铁催化剂材料及其制备方法。本发明以廉价易得的苯胺、氯化铜、氯化铁等原料，通过简单的硒掺杂聚合物氮化碳催化，在光照条件下，生成聚苯胺负载铜铁材料。该材料可催化邻甲基二苯基二硒醚被空气氧化，合成有用的硒-氧杂环化合物。

为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是：一种硒掺杂聚合物氮化碳催化苯胺聚合负载铜铁的方法，在含有氯化铜(0.0001～0.001mol/L)、氯化铁(0.0001～0.001mol/L)以及盐酸(1mol/L)的苯胺水溶液(ANI,0.2mol/L)中，加入硒掺杂聚合物氮化碳(PCN-Se,按照每1mmol苯胺添加0.5～2mg硒掺杂聚合物氮化碳的比例，即0.5～2mgPCN-Se/mmolANI)，搅拌下用10WLEDs白光照射24小时后，用1mol/L氢氧化钠水溶液中和，即获得深色沉淀。过滤后将沉淀用去离子水洗涤并烘干，即得到聚苯胺负载铜铁催化剂材料(CuFe@PANI)。该材料可催化邻甲基二苯基二硒醚被空气氧化，合成有用的硒-氧杂环化合物。

本发明中，利用硒掺杂聚合物氮化碳为催化苯胺在可见光照射条件下氧化聚合的催化剂。

本发明中，加入硒掺杂聚合物氮化碳与苯胺的比例为0.5～2mgPCN-Se/mmolANI，其中最优比例为1.25mgPCN-Se/mmolANI。

本发明中，反应液中氯化铜浓度为0.0001～0.001mol/L，其中优选0.0005mol/L，在此条件下，金属可催化加速苯胺聚合，但避免因为聚合速度过快而破坏催化剂规整形貌，导致催化剂活性下降。

本发明中，反应液中氯化铁浓度为0.0001～0.001mol/L，其中优选0.0005mol/L，在此条件下，金属可催化加速苯胺聚合，但避免因为聚合速度过快而破坏催化剂规整形貌，导致催化剂活性下降。

本发明中，反应液中盐酸浓度为1mol/L，盐酸的作用是与苯胺形成盐，增加苯胺在水中溶解度。

上述方法制备的聚苯胺负载铜铁催化剂材料在合成硒-氧杂环化合物中的应用。

具体的，该聚苯胺负载铜铁催化剂材料在催化氧化邻甲基二苯基二硒醚合成硒-氧杂环化合物中的应用。

与现有技术相比，本发明提供了一种硒掺杂聚合物氮化碳催化苯胺聚合负载铜铁的方法。该方法简单，可利用易得材料制备聚苯胺负载铜铁催化剂，应用于有用的含硒杂环合成中。

附图说明

图1为实施例1制备的聚苯胺负载铜铁材料透射电镜图。

图2为表2的编号10中使用0.001mol/L氯化铜与0.001mol/L氯化铁时制备材料的透射电镜图。

具体实施方式