[发明专利]一种催化硝基苯酚氢化还原的催化剂及其应用

说明书

本发明涉及纳米催化剂技术领域，具体涉及一种催化硝基苯酚氢化还原的催化剂及其应用，本发明所述催化剂为直径在60‑80nm的氯氧铋超薄纳米片，对催化还原邻、间、对硝基苯酚制相应的氨基苯酚均具有很高的催化活性，可以取代贵金属催化剂用于催化还原硝基苯酚制氨基苯酚的反应中，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及纳米催化剂技术领域，具体涉及一种催化硝基苯酚氢化还原的催化剂及其应用。

背景技术

氨基苯酚是一种重要的有机合成中间体，在制药行业中一般用来制备扑热息痛、维生素B、退热冰、非那西汀等各类止痛药物；在染料行业中一般用于制备木制品的着色剂和毛发的染色剂。另外，还可用于照像显影剂、橡胶防老剂和尿素加成反应的抑制剂等，是一种用途广泛的化工原料。硝基苯酚是一类高毒性、难降解、最难以治理的一类化合物，因此芳香烃类化合物废水的净化是我国乃至世界的技术难题。需要开发经济绿色催化剂把硝基苯酚还原成毒性很小的氨基苯酚。虽然此类还原方法很多，但是被工业生产所广泛采用的只有硝基苯酚电解还原法和硝基苯酚催化氢化法。硝基苯酚电解还原法对反应器的设计及工艺条件控制有较高的技术要求，且能耗较高。硝基苯酚催化氢化法原料价廉易得、生产成本低、工序少、重复利用性好，这种方法在还原过程中一般都需要高效催化剂，且能够重复利用。

随着纳米技术的迅速崛起，已广泛的应用在催化、医药、新能源和环境保护等领域。纳米微粒由于尺寸小，比表面积大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性位增加，因而催化剂微粒尺寸纳米化将进一步大大提高催化效率。目前用于催化硝基化合物加氢还原的多相催化剂大部分为含贵金属(Ag、Au、Pd和Pt及其合金)纳米粒子的纳米催化剂。贵金属纳米催化剂尽管具有较高的催化活性，但其成本较高，且在使用过程中易于团聚或中毒失活从而降低其催化效率。因此，开发成本低廉且能高效催化的非贵金属催化剂用于温和条件下氢化还原硝基苯酚制氨基苯酚对降低工业生产成本具有重要作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种成本低廉、催化活性高的催化硝基苯酚氢化还原的催化剂及其应用。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种催化硝基苯酚氢化还原的催化剂，所述催化剂为直径在60-80nm的氯氧铋超薄纳米片，对催化还原邻、间、对硝基苯酚制相应的氨基苯酚均具有很高的催化活性。

催化硝基苯酚氢化还原的催化剂的制备方法，步骤如下：

1)将甘露醇和聚乙烯吡咯烷酮(PVP，K-30)溶于蒸馏水中，搅拌溶解，配制含0.15-0.20mmol/L聚乙烯吡咯烷酮的0.01mol/L的甘露醇水溶液A；

2)将五水合硝酸铋溶于乙二醇中，室温下超声形成0.2mol/L五水合硝酸铋的溶液B；

3)将氯化钠溶于乙二醇中，室温下超声形成0.2mol/L氯化钠溶液C；

4)将溶液B和溶液C分别先后加入溶液A中，搅拌均匀，转移到水热反应釜中，密封，在160-165℃下保温7-8h，反应结束后冷却至室温；

5)将反应釜内生成的沉淀物经离心分离、蒸馏水洗涤和干燥，即得到氯氧铋超薄纳米片催化剂。

优选地，所述溶液A、溶液B、溶液C的体积比为6：1：1。

催化硝基苯酚氢化还原的催化剂的应用，是将氯氧铋超薄纳米片催化剂超声分散于浓度为0.1mmol/L的硝基苯酚水溶液中，然后加入硼氢化钠，室温下静置反应，5-10min即可使硝基苯酚全部氢化还原成氨基苯酚，反应结束后催化剂可回收重复利用。

优选地，所述催化剂、硝基苯酚水溶液和硼氢化钠的质量/体积/质量比(g：L：g)为0.1-0.4：3：0.5。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：