[发明专利]炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在对硝基苯乙酸加氢合成对氨基苯乙酸中的应用

说明书

本发明公开了炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在对硝基苯乙酸加氢合成对氨基苯乙酸中的应用。所述炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在对硝基苯乙酸加氢合成对氨基苯乙酸的应用中，转化率100％，选择性高，稳定性好，寿命长。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术及应用领域，涉及一种炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在对硝基苯乙酸加氢合成对氨基苯乙酸中的应用。

背景技术

镍纳米粒子在催化、锂电池、传感器等领域有极大的应用价值。作为催化剂，纳米级的镍粒子具有比块状或片状更优良的催化活性，然而由于较高的表面能，纳米级的镍粒子很容易发生团聚而限制其优势。当暴露于空气中时，金属纳米粒子容易被氧化成金属氧化物，在金属纳米粒子外包裹上一层炭材料可以防止金属纳米粒子被氧化。炭层包覆金属的结构除了具有无毒、热稳定性高和价格低廉的特性外，同时还具有石墨烯的特性，其内部丰富的孔道结构可调控和表面基团易修饰，这些出色的物理和化学性质使其被广泛应用在电池电极材料、水处理、催化和能源储存等研究和生产领域。

对氨基苯乙酸是一种重要的化工中间体，广泛应用于医药生产和有机合成原料生产中，可用于合成抗风湿药(阿克利他)、非甾体抗炎药(阿替洛尔)、心脑血管药物(氨酰心安)等。因此，对氨基苯乙酸的制备研究具有重要的应用价值。芳胺通常由芳香硝基化合物还原制得。芳香硝基化合物还原的方法主要有：①催化加氢还原，如专利CN 109232283 A，；②硫化碱还原；③铁粉在酸性、碱性、中性体系的还原法；④水合肼还原，如专利CN106083631。但以上方法存在诸多缺点：方法①现多用Pd/C催化剂，贵金属催化剂制作成本高且不易回收；方法②排放出大量含硫废水，对生态环境造成严重危害，且“三废”处理投资较大，不符合绿色化学理念；方法③产生大量铁泥，产物纯度无法保障，还原产物不能直接用于药物合成，且催化剂不能重复使用。④水合肼毒性较大，后期废液回收处理繁琐。

本发明提供了一种镍纳米粒子催化剂，尺寸均一分散度高，金属利用率高，制备方法简单绿色高效，在催化对硝基苯乙酸加氢合成对氨基苯乙酸反应中，表现出了高活性、高选择性和高稳定性。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种炭材料包覆镍纳米粒子催化剂的制备方法。

本发明的第二个目的是提供一种炭材料包覆镍纳米粒子催化剂。

本发明的第三个目的是提供所述炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在卤代硝基苯催化加氢合成卤代苯胺的应用。

本发明的第四个目的是提供所述炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在对硝基苯乙酸加氢合成对氨基苯乙酸中的应用。

本发明第第五个目的是提供所述炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在间硝基苯磺酸钠加氢合成间氨基苯磺酸中的应用。

本发明的第六个目的是提供所述炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在4’4-二硝基二苯醚加氢合成4’4-二氨基二苯醚中的应用。

本发明的第七个目的是提供所述炭材料包覆镍纳米粒子催化剂在1-硝基蒽醌加氢合成1-氨基蒽醌中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种炭材料包覆镍纳米粒子催化剂的制备方法，所述炭材料包覆镍纳米粒子催化剂按照如下步骤进行制备：

(1)称取一定质量的镍盐和有机配体倒入醇溶剂中溶解，并在0～50℃搅拌3～24小时得到混合溶液；

(2)向混合溶液中逐滴分批滴加碱液，分三阶段调节溶液的pH值，具体如下：A)先用0.1～5mol/L氢氧化钠水溶液调节pH至4.0-5.5，保持0.5～3小时；B)再用80-99％三乙醇胺水溶液调节pH至6.5-7.5，保持1～5小时；C)最后用25～28％氨水调节pH至8.5-9.5，保持1～3小时；调节过程中混合液始终处于搅拌状态；该步骤通过分阶段调节pH使金属离子与配体络合过程，并控制晶体的生长从而控制形成的晶体形貌；