[发明专利]用于生产N-苯甲酰胺的非贵金属笼状MOFs催化剂及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种用于高效催化CO₂与芳香胺生产N-苯甲酰胺的非贵金属笼状MOFs催化剂，其特征在于，化学式为：[H₂N(CH₃)₂]₂{[Ni₃(μ₃-O)(XN)(BDC)₃]·6DMF}_n，n为大于1的正整数，简称为[Ni₃]；其中-H₂N(CH₃)₂⁺为二甲胺阳离子，XN为6'-(吡啶-4-基)-4,2':4',4”-联吡啶，BDC^2-为配体对苯二甲酸H₂BDC脱质子所得；晶体属于六方晶系，空间群为P6₃/mmc，晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝120°；该非贵金属笼状MOFs的不对称单元里包含1个晶体学独立的Ni²⁺、0.3个独立的XN和2个BDC^2-离子，其中2个游离的[H₂N(CH₃)₂]⁺作为抗衡离子维持结构的电中性。

2.一种权利要求1所述用于生产N-苯甲酰胺的非贵金属笼状MOFs催化剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)、反应原料：硝酸镍Ni(NO₃)₂·6H₂O、XN、对苯二甲酸H₂BDC、溶剂DMF和MeOH；

所述硝酸镍Ni(NO₃)₂·6H₂O、XN和对苯二甲酸H₂BDC用量比为5mol:2mol:5mol；溶剂DMF和MeOH的用量比为800L:200L；

(2)、将上述反应原料混合加入到带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放置于烘箱，3～12小时升至150～160℃，恒温反应48～96小时，然后以1.4～2.7℃/h降至室温；

(3)、反应完毕后，用甲醇清洗产物，可得浅绿色的八面体状晶体。

3.一种权利要求1所述用于生产N-苯甲酰胺的非贵金属笼状MOFs催化剂的用途，其特征在于：该非贵金属笼状MOFs催化剂可用于在温和条件下高效催化CO₂与芳香胺反应形成高价值化学物质N-苯甲酰胺。

4.如权利要求3所述的用途，其特征在于：所述温和条件包括非贵金属催化剂[Ni₃]、催化反应溶剂CH₃CN、催化反应还原剂PhSiH₃和助催化剂Cs₂CO₃的用量比为6mol:2000L:2000mol:20mol。

5.如权利要求3所述的用途，其特征在于：所述温和条件包括常温、常压、催化反应时间为12h。

6.如权利要求3所述的用途，其特征在于：所述芳香胺至少包括N-甲基苯胺，N,2-二甲基苯胺，N,3-二甲基苯胺，N,4-二甲基苯胺，4-甲氧基-N-甲基苯胺，3-氯-N-甲基苯胺，4-氯-N-甲基苯胺，N-乙基苯胺，N-异丙基苯胺，N-丁基苯胺，N-苄基苯胺，相对应催化产物属于N-烷基/芳香基苯甲酰胺类。

7.如权利要求3所述的用途，其特征在于：所述催化底物芳香胺的一种，N-甲基苯胺与CO₂反应得到N-苯甲酰胺的产率高达95％，选择性高达100％。

8.如权利要求3-7任一项所述的用途，其特征在于：该高催化活性的非贵金属笼状MOFs催化剂[Ni₃]可以循环使用十次而保持催化性能基本不变。