本申請(qǐng)屬于銅催化劑，尤其涉及一種非均相銅單原子催化劑及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、芳基羧酸類化合物是重要的化工原料，可以作為有機(jī)分子骨架，通過(guò)羧酸的轉(zhuǎn)化和官能團(tuán)的引入，可以合成豐富的有機(jī)化合物，被廣泛應(yīng)用在食品防腐劑、農(nóng)藥、染料中間體、涂料、增塑劑、香料和藥品等領(lǐng)域。

2、在催化合成芳基羧酸類化合物的過(guò)程中，在反應(yīng)的各個(gè)階段通常都會(huì)使用到特定的催化劑，這使得催化合成芳基羧酸類化合物的催化反應(yīng)體系過(guò)于復(fù)雜，芳基羧酸類化合物的催化合成效果降低，不利于芳基羧酸類化合物在工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模的催化合成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N非均相銅單原子催化劑及制備方法和應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中需要使用多種催化劑，導(dǎo)致芳基羧酸類化合物的催化合成效果降低的技術(shù)問(wèn)題。

2、本申請(qǐng)第一方面提供了一種非均相銅單原子催化劑，包括碳化海藻和銅單原子；

3、所述碳化海藻負(fù)載所述銅單原子。

4、優(yōu)選的，所述碳化海藻和所述銅單原子的質(zhì)量比為750：0.15~1.5。

5、本申請(qǐng)第二方面提供了一種非均相銅單原子催化劑的制備方法，可制備第一方面所述的一種非均相銅單原子催化劑，制備方法包括步驟：

6、步驟s1、將海藻依次高溫碳化、碾磨，得到粉末狀的碳化海藻；

7、步驟s2、將碳化海藻加入cu-edta溶液中攪拌至溶劑揮發(fā)完全，高溫煅燒得到非均相銅單原子催化劑。

8、優(yōu)選的，步驟s1中，所述高溫碳化的氣氛為氮?dú)?，升溫速率?℃/min，保溫時(shí)間為600~800℃，時(shí)間為2~4h。

9、優(yōu)選的，步驟s2中，所述高溫煅燒的溫度為600~800℃，時(shí)間為1~3h。

10、本申請(qǐng)第三方面提供了第一方面所述的一種非均相銅單原子催化劑在催化合成芳基羧酸類化合物中的應(yīng)用。

11、優(yōu)選的，所述應(yīng)用具體包括：

12、步驟1、將反應(yīng)底物芳基烯烴溶液、聯(lián)硼酸頻那醇酯以及第一方面所述的一種非均相銅單原子催化劑混合后進(jìn)行硼氫化反應(yīng)，得到芳基硼酸酯；

13、步驟2、將芳基硼酸酯、堿試劑混合后在堿性條件下進(jìn)行水解，得到芳基醇；

14、步驟3、將芳基醇、氧化劑混合后進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到芳基羧酸類化合物。

15、優(yōu)選的，步驟1中，所述硼氫化反應(yīng)的反應(yīng)氣氛為氮?dú)?，反?yīng)壓強(qiáng)為0.8~1.2mpa，反應(yīng)溫度為80~120℃，反應(yīng)時(shí)間6~10h。

16、優(yōu)選的，步驟2中，所述水解的反應(yīng)溫度為80~120℃，反應(yīng)時(shí)間6~10h。

17、優(yōu)選的，步驟3中，所述氧化反應(yīng)的反應(yīng)氣氛為氧氣，反應(yīng)壓強(qiáng)為0.8~1.2mpa，反應(yīng)溫度為80~120℃，反應(yīng)時(shí)間6~10h。

18、優(yōu)選的，步驟1中，使用的反應(yīng)底物芳基烯烴溶液為對(duì)甲基苯乙烯的異丙醇溶液，步驟2中，使用的堿試劑為氫氧化鈉，步驟3中，使用的氧化劑為雙氧水。

19、綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N非均相銅單原子催化劑及制備方法和應(yīng)用，

20、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N非均相銅單原子催化劑組成包括：碳化海藻和銅單原子，碳化海藻負(fù)載銅單原子；在催化合成芳基羧酸類化合物的過(guò)程中的硼氫化反應(yīng)、水解以及氧化反應(yīng)的過(guò)程中都只需要本申請(qǐng)通道額非均相銅單原子催化劑，不需要多種催化劑構(gòu)成的復(fù)雜催化劑體系，從而簡(jiǎn)化了催化合成芳基羧酸類化合物的催化過(guò)程，提高了催化效率；并且碳化海藻具有的較高的比表面積、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)以及羥基、羧基等活性官能團(tuán)等特性，還可以進(jìn)一步提高非均相銅單原子催化劑在催化合成基羧酸類化合物的效果，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中需要使用多種催化劑，導(dǎo)致芳基羧酸類化合物的催化合成效果降低的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種非均相銅單原子催化劑，其特征在于，包括碳化海藻和銅單原子；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非均相銅單原子催化劑，其特征在于，所述碳化海藻和所述銅單原子的質(zhì)量比為750：0.15~1.5。

3.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的一種非均相銅單原子催化劑的制備方法，其特征在于，包括步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非均相銅單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述高溫碳化的氣氛為氮?dú)?，升溫速率?℃/min，保溫時(shí)間為600~800℃，時(shí)間為2~4h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非均相銅單原子催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述高溫煅燒的溫度為600~800℃，時(shí)間為1~3h。

6.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的一種非均相銅單原子催化劑在催化合成芳基羧酸類化合物中的應(yīng)用。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟1中，所述硼氫化反應(yīng)的反應(yīng)氣氛為氮?dú)?，反?yīng)壓強(qiáng)為0.8~1.2mpa，反應(yīng)溫度為80~120℃，反應(yīng)時(shí)間6~10h。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟2中，所述水解的反應(yīng)溫度為80~120℃，反應(yīng)時(shí)間6~10h。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟3中，所述氧化反應(yīng)的反應(yīng)氣氛為氧氣，反應(yīng)壓強(qiáng)為0.8~1.2mpa，反應(yīng)溫度為80~120℃，反應(yīng)時(shí)間6~10h。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于銅催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非均相銅單原子催化劑及制備方法和應(yīng)用；本申請(qǐng)?zhí)峁┑姆蔷嚆~單原子催化劑使用碳化海藻為載體，負(fù)載銅單原子，在用于催化合成芳基羧酸類化合物的過(guò)程中，可以提高催化效率，中間體、產(chǎn)物芳基羧酸類化合物的產(chǎn)率較高，改善了目前催化劑催化合成芳基羧酸類化合物的效果，解決現(xiàn)有技術(shù)中需要使用多種催化劑，導(dǎo)致芳基羧酸類化合物的催化合成效果降低的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：郭佳明,郎睿,蔣妍,朝飛,方巖雄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/28