[发明专利]一种金属有机框架MIL-101(Cr)负载壳聚糖材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种金属有机框架MIL‑101(Cr)负载壳聚糖材料及其制备方法和应用。所述的金属有机框架MIL‑101(Cr)负载壳聚糖材料是将壳聚糖(CS)包覆在MIL‑101(Cr)外表面，形成的核壳结构。制备方法包括如下步骤：将壳聚糖加入到醋酸溶液中，搅拌至溶解，将Cr(NO₃)₃·9H₂O，对苯二甲酸(H₂BDC)加入到溶有壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌；将上述所得溶液转移到高压釜中，密闭后放入烘箱内，缓慢升温至463‑483K，加热，保持7‑9h；缓慢冷却到室温，洗涤、过滤、干燥，得目标产物。对deacetalization‑Knoevenagel缩合反应展示出良好的催化性能。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种金属有机框架MIL-101(Cr)负载壳聚糖材料及其制备方法和应用。

背景技术

金属有机框架材料(MOFs)是金属节点或金属簇同有机配体相结合而形成的二维、三维多孔晶体材料。MOFs具有结构多样性，孔径尺寸可调节性，合成方法简单，在催化、气体储存、传感等多领域具有广泛的应用，是一种实用性很高的材料。由于MOFs具有较大的比表面积，数量较多的活性位点，较优的稳定性，近年来MOFs在催化领域的应用极为广泛，发展迅速。MOFs具有独特的立体有序结构，可以容纳不同类的活性位点进行协同催化，这使得MOFs在催化串联反应领域的应用有了更多的可能性。

串联反应是连续进行两步或两步以上的化学反应，能够一锅得出最终反应产物，无需分离、纯化中间产物，具有环境友好、经济、操作简便省时等多重优点。对于复杂的工业产品制备来说，串联反应无疑是一种行之有效的解决方法，相信未来串联反应也会成为催化领域的一个新的发展趋势。

发明内容

本发明目的是利用原位生长的方法，将壳聚糖负载到金属有机框架MIL-101(Cr)外表面，合成一种复合材料催化剂，并研究其作为Lewis酸、酸和碱三功能催化剂，对deacetalization-Knoevenagel缩合反应的催化性能。

本发明采用的技术方案为：一种金属有机框架MIL-101(Cr)负载壳聚糖材料，是将壳聚糖包覆在MIL-101(Cr)外表面，形成的核壳结构。

上述的一种金属有机框架MIL-101(Cr)负载壳聚糖材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将壳聚糖加入到醋酸溶液中，室温搅拌至壳聚糖完全溶解，将Cr(NO₃)₃·9H2O，H₂BDC加入上述溶有壳聚糖的醋酸溶液中，室温下搅拌20-40min；

(2)将步骤(1)所得溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜，密闭后放入烘箱内，缓慢升温至463-483K，加热，保持7-9h；

(3)缓慢冷却到室温，依次用N,N-二甲基甲酰胺，甲醇洗涤、过滤、干燥，得目标产物。

优选地，上述的一种金属有机框架MIL-101(Cr)负载壳聚糖材料的制备方法，步骤(1)中，按摩尔比，Cr(NO₃)₃·9H₂O：H₂BDC：CS＝3-5:2-4:1。

更优选地，上述的一种金属有机框架MIL-101(Cr)负载壳聚糖材料的制备方法，步骤(1)中，按摩尔比，Cr(NO₃)₃·9H₂O：H₂BDC：CS＝4.05:3.24:1。

优选地，上述的一种金属有机框架MIL-101(Cr)负载壳聚糖材料的制备方法，步骤(1)中，醋酸溶液的浓度，按质量比，醋酸：蒸馏水＝1:100。