一种纳米催化剂Cu2O/p(SBMA)及方法和应用

技术领域

本发明涉及一种催化二氧化碳固定反应的催化剂，具体涉及一种纳米催化剂Cu

背景技术

CO

近年来CO

两性离子材料，特别是聚磺基甜菜碱，由于其极低的生物污损特性而备受青睐。根据以前的报道，聚(甲基丙烯酸磺基甜菜碱)(p(SBMA))水凝胶在体外和体内不受非特异性蛋白质摄取和细胞粘附的影响。尽管对p(SBMA)聚合物的特性进行了许多研究，但两性离子水凝胶在微观尺寸(例如微凝胶)中的合成和利用仍然在研究中。而且，p(SBMA)从未被视为金属纳米粒子原位合成的框架。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米催化剂Cu

为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米催化剂Cu

(1)将磺酸甜菜碱溶于水中，将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺溶于水中，将过硫酸铵溶于水中，并将这三种水溶液混合在一起，作为反应混合物；将span80加入汽油中，获得均质的混合物，作为表面活性剂溶液；

(2)将反应混合物加入至表面活性剂溶液中，并搅拌以在室温下均化，然后加入N,N,N',N'-四甲基乙二胺，在室温下继续搅拌反应；待反应结束后，加入甲醇，产物沉淀，清洗以除去未反应的反应物，最终将产物再分散在水中并进行离心，得到微凝胶p(SBMA)，冻干，冻干能够更好地保留形貌；

(3)将微凝胶p(SBMA)悬浮在Cu(NO

(4)将负载Cu

优选地，所述磺酸甜菜碱、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵的摩尔比为1:0.01:0.1。

优选地，在步骤(2)中，将反应混合物加入至表面活性剂溶液中搅拌20min，然后加入N,N,N',N'-四甲基乙二胺，在室温下继续搅拌反应4h，能够保证制备的材料的形貌。

本发明的另一目的是提供所述的制备方法获得的纳米催化剂Cu

优选地，该纳米催化剂Cu

优选地，该纳米催化剂Cu

本发明的另一目的是提供所述的纳米催化剂Cu

本发明的另一目的是提供一种采用CO

将炔烃化合物A、肉桂基卤化物B和如权利要求4-6中任意一项所述的纳米催化剂Cu

其中，所述炔烃化合物A的结构中，R为H、供电子取代基或吸电子取代基；所述肉桂基卤化物B的结构中，X选自氯或溴。

优选地，供电子取代基或吸电子取代基为对位取代的取代基。

优选地，所述无机碱选自K

优选地，所述供电子取代基选自甲基、甲氧基、乙基、乙氧基中任意一种；所述吸电子取代基选自乙腈、氟、氯、溴、碘中任意一种。

本发明的纳米催化剂Cu

本发明的纳米催化剂Cu

本发明的纳米催化剂Cu

本发明的纳米催化剂Cu

附图说明

图1为本发明微凝胶p(SBMA)和纳米催化剂Cu

图2为本发明制备的纳米催化剂Cu

图3为本发明制备的纳米催化剂Cu

图4为本发明制备的纳米催化剂Cu

图5为本发明实施2、7-10与对比例1-3的产率对比图。

图6为本发明实施例2与对比例4-5的产率对比图。

图7为本发明实施例2、12-14与对比例6-7的产率对比图。

图8为本发明实施例2、15-17与对比例8-12的产率对比图。

图9为本发明的纳米催化剂Cu

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种纳米催化剂Cu

(1)将SBMA(磺酸甜菜碱)(1.0g)溶于去离子水(1.0mL)中；将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)(1mol％)溶于去离子水(DI)(0.6mL)中；将过硫酸铵(APS)(10mol％)溶于去离子水(DI)(0.4mL)中；将溶解的MBA、APS和SBMA单体混合在一起，其中，MBA作为交联剂，APS作为引发剂；

(2)将span 80(司盘80)(1.0mL)倒入汽油(20mL)中，搅拌20min以形成均质的混合物，作为表面活性剂溶液；

(3)将APS、MBA和SBMA的混合物加入到表面活性剂溶液中，并搅拌以在室温下均化，在20min后加入N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)(100μL)，在室温下以1000rpm转速搅拌，继续反应4h；通过反向悬浮聚合被用于合成p(SBMA)，其中汽油用做连续相，Span 80用做稳定剂，为了获得快速和过度的溶胀能力，通过使用1mol％的MBA作为交联剂来合成轻度交联的微凝胶，MBA的用量会对形貌、尺寸有影响，当MBA的用量过多，交联度太大，太密，难以得到微凝胶；当MBA的用量过少，又达不到轻度交联；

(4)待步骤(3)的反应结束，加入大量的甲醇，产物沉淀，用甲醇和DI清洗四次(每次清洁过程中，通过离心分离产物)，以除去未反应的反应物，最终将产物再分散在去离子水中并进行离心，得到微凝胶p(SBMA)，冻干；

(5)将0.1g微凝胶p(SBMA)悬浮在Cu(NO

(6)将负载Cu

通过SEM和TEM分析微凝胶p(SBMA)和纳米催化剂Cu

如图2所示，为本发明制备的纳米催化剂Cu

如图3所示，为本发明制备的纳米催化剂Cu

如图4所示，为本发明制备的纳米催化剂Cu

实施例2

一种采用CO

将肉桂基氯(1.0mmol)、苯乙炔(1.0mmol)和Cu

待反应结束后，冷却至室温，将产物转移至100mL烧瓶中，将乙醇添加到反应混合物中，析出固体，通过真空过滤，回收纳米催化剂Cu

制备的呋喃酮类化合物2C的产率为93％，熔点为158-161℃，核磁表征与现有的一致。

实施例3

一种采用CO

实施例4

一种采用CO

实施例5

一种采用CO

实施例6

一种采用CO

实施例7-10

一种采用CO

实施例11

一种采用CO

实施例12-14

一种采用CO

实施例15-17

一种采用CO

对比例1-3

与实施例2的基本相同，区别在于：对比例1-3的反应时间分别为2h、4h、6h。

如图5所示，为本发明实施2、7-10与对比例1-3的产率对比图，可以看出，从2h-12h随着反应时间的增加，产物产率增加，在反应时间在8h以上，产率大于60％，12h以后产物产率基本稳定。

对比例4-5

与实施例2的基本相同，区别在于：对比例4-5的反应温度分别为40℃和60℃。

如图6所示，为本发明实施例2与对比例4-5的产率对比图，可以看出，随着温度的升高，反应的产率增加，尤其升至80℃时，产率显著增加。将温度升至100℃(实施例11)，产率并没有显著增加。

对比例6-7

与实施例2的基本相同，区别在于：对比例6-7的二氧化碳的压力分别为0.5MPa、1MPa。

如图7所示，为本发明实施例2、12-14与对比例6-7的产率对比图，可以看出，从0.5MPa-1.5MPa随着压力的增加，产物产率增加，尤其从1MPa升至1.5MPa，产率急剧增加，从1.5MPa-2MPa，产率基本未变化，从2MPa-3MPa，随着压力的增加，产率略有下降。

对比例8-12

与实施例2的基本相同，区别在于：对比例8-12的催化剂用量分别为0、5mg、10mg、15mg、20mg。

如图8所示，为本发明实施例2、15-17与对比例8-12的产率对比图，可以看出，从0-20mg随着催化剂用量的增加，产物产率增加，尤其从20MPa升至25mg，产率急剧增加，从25mg-30mg，产率稍有增加，从30mg-40mg产率基本未变化。

对比例13

与实施例2的基本相同，区别在于：采用微凝胶p(SBMA)替代纳米催化剂Cu

对比例14

与实施例2的基本相同，区别在于：采用Cu

而本发明的纳米催化剂Cu

采用ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)检测本发明的纳米催化剂Cu

表1为本发明的纳米催化剂Cu

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。