[发明专利]一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性纳米催化材料技术领域，特别是提供了一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法。

技术背景

在有机合成中，氧化反应是一个重要的过程，对药物、精细化工和农业化工产品的反应中间体的官能化起着重要作用。无论是实验室制备还是工业生产，各种类型的氧化转化中，把醇氧化成羰基化合物的氧化过程占有重要地位。从化学性能以及在各种用途上讲，羰基化合物占有特殊的重要位置，它们往往是合成的开始原料。醛、酮化合物结构多样，用途广泛，世界上每年生产羰基化合物超过一百万吨，而其中大部分来自于醇的氧化。因此将醇氧化为对应的羰基化合物是有机化学中最重要的反应过程之一。在醇氧化催化体系中，发展绿色、温和、经济且具选择性的高效催化剂体系一直受到广泛的关注，特别是能够在比较温和的反应条件下使用原子利用效率较高的氧化剂(如：空气和氧气)，并且采用可简单回收和重复使用的固载型催化剂一直都是研究的热点。2009年，Takato Mitsudome等在《先进合成与催化》(Advanced Synthesis & Catalysis)第351卷1890～1896页报道以水滑石材料为载体负载金纳米粒子在空气为氧化剂条件下可高效催化醇氧化反应。2010年，王亮等在《催化学报》第31卷943～947页报道以水滑石材料为载体负载金纳米粒子在氧气为氧化剂条件下可高效催化醇氧化反应。

以上文献中提供了一种高效等的醇氧化催化剂，其反应条件温和，不需要添加其它助剂，但是由于载体尺寸的较小，采用传统的过滤和离心的分离方法存在回收困难和耗时的问题。迄今，尚未有关用简单的合成方法制备一种既具有催化活性，又能实现方便回收再利用的醇氧化催化剂的报道。2010年，我课题组采用Fe₃O₄为磁核，在其表面包覆一层富含羟基的有机碳，然后通过共沉淀自组装的方法在其表面包覆一层无机阴离子插层水滑石，经过焙烧复原法得到具有核壳结构的磁靶向纳米载药粒子(中国发明专利：CN101647780)。但该磁性纳米复合物制备方法较复杂。因而，本专利拟将磁性纳米粒子、层状双羟基复合金属氧化物(M²⁺)(M³⁺)-LDHs和Au纳米粒子进行有序组装，在Fe₃O₄表面直接包覆(M²⁺)(M³⁺)-LDHs壳层制备多级核壳结构磁性载体负载纳米金粒子，其中纳米金粒子为活性组分，用于醇氧化反应，提供一种反应条件温和并且便于回收再利用的绿色化学催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法。该催化剂既具有较强的超顺磁性能，又具有良好的催化活性的特点，且粒子尺寸较小，该磁性纳米催化剂生产工艺简单，在反应结束后通过外加磁场可方便的富集回收再利用。