[发明专利]一种磁性材料负载罗丹明B催化剂及其制备方法以及其在苯酚合成中的催化应用

说明书

本发明公开一种磁性材料负载罗丹明B催化剂的制备方法，包括以下步骤：a.将二氧化硅包裹的磁性四氧化三铁球形颗粒均匀分散在甲苯溶液中，然后滴加有机硅源，制备功能化磁球；b.所得功能化磁球以有机溶剂为洗脱剂，除去未反应的硅烷，得到氨基功能化磁球；c.将罗丹明B溶于水中，加入氨基功能化磁球，采取在水介质中EDC‑NHS法反应，制得磁性材料负载罗丹明B催化剂。可应用于苯硼酸羟基化转化为苯酚的反应中。本发明制备的非均相催化剂可利用载体磁性，在外加磁场作用下迅速回收，回收效率高达99％以上；该非均相催化剂对苯硼酸羟基化生成苯酚的反应具有优异的催化效果，同时可以避免传统苯酚生产工艺中催化剂不可回收对环境的污染。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种磁性材料负载罗丹明B催化剂及其制备方法以及其在苯酚合成中的催化应用。

背景技术

苯酚是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料，最早是从煤焦油回收，目前绝大部分是采用合成方法。到20世纪60年代中期，开始采用异丙苯法生产苯酚的技术路线，目前该工艺生产的苯酚占世界苯酚产量的90％以上。其他生产工艺有甲苯氯化法、氯苯法、磺化法。但是由于磺化法消耗大量硫酸和烧碱，我国也将只保留少数磺化法装置，逐步以异丙苯法生产为主，然而异丙苯法生产过程中需要以三氯化铝为催化剂，不能回收，对环境造成严重污染。

磁性纳米材料以其特殊的性质在分离、诊疗、催化等技术领域具有极其广泛的应用。该类材料的特点独特：孔道均一、高的比表面积、具有磁性易于分离等优点。特别在催化技术领域拥有巨大应用潜力，将有机金属催化剂负载到载体上已经有报道，但是将有机可见光催化剂与磁性材料结合的报道不多。

鉴于此，设计和制备磁性纳米材料负载的有机可见光催化剂罗丹明B非均相催化剂成为本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种磁性材料负载罗丹明B催化剂及其制备方法以及其在苯酚合成中的催化应用，获得一种具有良好催化活性同时易于回收的催化剂，并将其应用在苯硼酸羟基化转化为苯酚的反应中，催化效果高达99％的产率，在外加磁场作用下迅速回收，回收效率高达99％以上。

本发明采用的技术方案是：一种磁性材料负载罗丹明B催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a.将二氧化硅包裹的磁性四氧化三铁球形颗粒均匀分散在甲苯溶液中，然后滴加有机硅源，磁力搅拌下加热到80-140摄氏度反应5-12小时，有机硅源在高温作用下水解，包裹在磁球表面形成功能化磁球，磁性分离后待用；

b.所得功能化磁球以有机溶剂为洗脱剂，利用索氏提取器回流8-16小时除去未反应的硅烷，干燥后最终得到氨基功能化磁球；

c.将罗丹明B溶于水中，加入氨基功能化磁球，采取在水介质中EDC-NHS法反应，在室温下反应3-8小时，反应结束后经磁性分离，用水反复洗涤至滤液呈无色，干燥后得磁性材料负载罗丹明B催化剂。

优选的，所述有机硅源为氨基丙基三乙氧基硅烷或氨基丙基三甲氧基硅烷。

优选的，二氧化硅包裹的磁性四氧化三铁球形颗粒与有机硅源的质量比为1∶6-10。

优选的，所述索氏提取洗脱溶剂为甲苯、丙酮或乙醇中的一种。

优选的，罗丹明B与氨基功能化磁球的质量比为1∶20-40。

使用上述方法制备的磁性材料负载罗丹明B催化剂，可用于苯硼酸羟基化转化为苯酚的反应中，涉及到的甲苯氧化的反应式表示为：

优选的，本发明所涉及催化反应的反应条件为：将磁性材料负载罗丹明B催化剂、苯硼酸和有机溶剂依次加入反应器中，最后加入添加剂，在30～80℃下，搅拌反应，12～48h，通过柱层析分离得到苯酚。