[发明专利]一种用于环己烯氧化的石墨烯基碳酸钴催化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种用于环己烯氧化的石墨烯基碳酸钴催化剂的制备方法。该方法采用石墨粉为原料，浓硫酸(H₂SO₄)、硝酸钠(NaNO₃)和高锰酸钾(KMnO₄)作为共氧化剂来制备单层或多层表面带有羧基、羟基、羰基等官能团的氧化石墨(GO)，然后在碱性条件下以醋酸钴(Co(AC)₂·4H₂O)为复合物，采用水热法及高温煅烧获得石墨烯基碳酸钴(CoCO₃@RGO)催化剂。该方法通过简单的溶剂热法制备CoCO₃@RGO催化剂，在室温条件下以H₂O₂为氧化剂催化氧化环己烯为环己烯酮，转化率达89.96％，选择性达90.66％。该方法制备的CoCO₃@RGO催化剂成本低，绿色环保，催化性能优异，在有机合成及催化反应中具有重要的应用前景。

主权项

1.一种用于环己烯氧化的石墨烯基碳酸钴(Ⅱ)催化剂(CoCO₃@RGO)的制备方法，其特征在于，该方法选用石墨烯(RGO)作为催化剂载体，醋酸钴为钴源，采用水热法及高温煅烧获得了室温条件下高效催化环己烯转化为环己烯酮的石墨烯基碳酸钴(Ⅱ)催化剂(CoCO₃@RGO)；具体步骤如下：（1）量取浓H₂SO₄、石墨粉和NaNO₃于500mL三口烧瓶中，超声20~30min，然后将混合物转移至恒温水浴槽中，控制温度在0~10℃低温搅拌反应1~2h，然后往三口烧瓶中加入KMnO₄粉末，继续低温搅拌4~5h，接着升温至30~40℃中温搅拌反应30~40min，然后继续升温至90~100℃高温搅拌反应30~40min，之后加入稀H₂SO₄溶液终止反应，去除水浴，获得含有氧化石墨（GO）初产物混合体系；（2）往步骤1）中的混合体系中滴加30~40mL H₂O₂以除去混合体系中多余的氧化剂，然后将混合体系进行真空抽滤，并用30~40mL稀HCl洗涤1~2次，再用30~40 mL H₂O₂洗涤1次，抽滤，接着将固体分散在H₂O₂与H₂O的混合液中，超声剥离1~2h；获得均一稳定的GO分散液；（3）将步骤2）中的GO分散液与Co(AC)₂•4H₂O、CO(NH₂)₂、NaBH₄一起加到烧杯中充分搅拌，然后将混合物转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，控制温度120~140℃水热反应10~12h，自然冷却至室温，采用无水乙醇洗涤2~3次，随后置于马弗炉中200~250℃煅烧2~3h，研磨后得到石墨烯基碳酸钴(Ⅱ)催化剂(CoCO₃@RGO)。