[发明专利]一种可自分离的Pickering乳液催化剂制备方法

说明书

本发明属于乳液催化技术领域，涉及一种可自分离的Pickering乳液催化剂制备方法，可解决现有以Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;为氧化剂的催化氧化两相体系中传质阻力大、催化剂难以回收问题。采用3‑氨丙基三甲氧基硅烷对氧化石墨烯进行改性，随后将磷钨酸固载于其表面，即得所需可自分离的Pickering乳液催化剂(GO‑NHsubgt;2/subgt;‑PW)。该催化剂在Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;氧化苯甲醇反应中，通过超声处理和机械搅拌，可以制备出能够自分离的Pickering乳液催化体系，可以实现纳米催化剂的简单分离和原位循环。该Pickering乳液催化剂制备简单，催化活性高，能够实现自分离和原位循环，具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于乳液催化技术领域，涉及一种可自分离的Pickering乳液催化剂制备方法及其应用。

背景技术

将醇氧化成相应的醛/酮，是有机合成中非常重要的反应，通常采用负载型杂多酸催化剂催化H₂O₂绿色选择性氧化醇。但是H₂O₂选择性氧化醇普遍是双相体系，在油水两相之间存在着传质阻力大的限制。Pickering乳液催化剂能够极大增加催化剂与反应物的接触面并有效克服油水两相间的传质阻力，为高效催化双相反应提供了有效保障。

虽然Pickering乳液催化体系为解决双相反应传质问题提供了一个极好的平台，但是催化剂的有效分离和再循环是可持续和绿色化学的主要目标之一。在Pickering乳液催化体系中，纳米催化剂在液-液界面处具有很高的吸附能，仅仅利用传统分离方法，如过滤、高速离心、磁力和絮凝等，在回收催化剂时会出现损耗大、过滤器堵塞、时间长、能耗高等问题。然而由环境响应型Pickering乳液催化剂稳定的可响应特定触发因素，使得乳液破乳，能够实现纳米催化剂的分离和原位循环的智能Pickering乳液体系能够很好的解决这些问题。例如pH、温度、光或二氧化碳响应的Pickering乳液。但这些智能Pickering乳液不仅操作复杂，还都有其局限性。如pH响应的Pickering乳液在纳米催化剂原位循环过程中，需要不断加酸和碱，多次循环后生成的盐对乳液性质具有很大的影响。温度响应的Pickering乳液的临界温度较低，不适合较高温度的反应。

综上所述，寻找一种破乳方法简单、成本低、分离效果好的Pickering乳液催化剂制备方法对于双相醇氧化反应具有重要意义。

发明内容

本发明研究要解决的技术问题是针对在催化Knoevenagel缩合反应中，由氧化石墨烯(GO)固载有机胺制备的Pickering乳液催化剂所存在的反应温度高、反应时间长以及催化剂用量较大等缺点，发明了一种绿色环保、简单易制备的双功能Pickering乳液催化剂的制备方法，该催化剂可实现室温下高效催化Knoevenagel缩合反应。

本发明针对以H₂O₂为氧化剂的催化氧化双相体系中传质阻力大、催化剂难以回收问题，提供一种绿色环保、简单易制备的可自分离Pickering乳液催化剂的制备方法，以及该催化剂在醇氧化反应中的应用。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：

一种可自分离的Pickering乳液催化剂制备方法，该制备方法具体是按照以下步骤进行的：

将氧化石墨加入到四氢呋喃溶液中，随后滴加3-氨丙基三甲氧基硅烷，超声处理后将该瓶溶液在N₂气氛保护下回流搅拌，过滤并用无水乙醇洗涤多次，真空干燥后得到胺功能化氧化石墨烯；

将上述步骤所得胺功能化氧化石墨烯分散在去离子水中，搅拌均匀后加入磷钨酸(H₃PW₁₂O₄₀)，然后在室温下磁力搅拌24h，接着将混合溶液过滤，用去离子水充分洗涤所得固体，真空干燥后即得所需可自分离的Pickering乳液催化剂。