[发明专利]一种核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种核壳铜纳米线‑有机金属骨架复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)将铜纳米线超声分散在有机溶剂中，加入捕获剂，搅拌均匀，离心，洗涤，得被捕获剂包裹的铜纳米线；2)将步骤1)被捕获剂包裹的铜纳米线溶于有机溶剂，使得被包裹的铜纳米线中铜纳米线在有机溶剂中的质量浓度为0.05～0.25mg/mL；再加入锌源、有机配体，搅拌，于常温反应2～40min，离心，洗涤，真空干燥，得核壳铜纳米线‑有机金属骨架复合催化剂；其中，上述铜纳米线、锌源中的锌、捕获剂和有机配体的质量比为1:2.5～7.5:40～60:2.5～7.5。本发明还公开了该方法得到的复合催化剂在催化还原对硝基苯酚中的应用。

技术领域

本发明涉及催化材料领域。更具体地，涉及一种核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂及其制备方法和应用

背景技术

金属有机骨架材料被广泛应用于气体/能量的储存，催化，化学分析和吸附，归因于它有较大的表面积，丰富的腔体和独特的表面化学。而铜纳米线这个一维结构具有独特的光，电，磁等性质，特别是在电子，原子探针，光学器件，透明导电材料及传感器等领域的应用而受到广泛的关注。将铜纳米线和有机金属骨架复合，使该材料具有二者优点，因此合成此类复合催化剂具有重大应用潜力。

目前，合成核壳铜纳米线-有机金属骨架复合材料主要有两步微波化学合成法和两步水热法。两步微波化学合成法虽然具有绿色环保，反应速度快等优点，但同时需要消耗掉一部分的能源，且得到的复合催化剂形貌还是存在不均一性的问题。两步水热法时间长、工艺复杂且目前也无法克服合成核壳型催化剂不均匀这一缺点。

众所周知，对氨基苯酚有广泛的应用，例如，可作为显影剂，染发剂，防腐蚀润滑剂和腐蚀抑制剂等使用。此外，它还是制备各种止痛和退热的药物的一个重要的中间体。它的合成通常涉及一些催化剂催化使用硼氢化钠还原对硝基苯酚(4-NP)的反应。从而，对硝基苯酚的催化还原反应也具有实用的研究价值。且由于催化剂的专一性，选择合适的且效率高且成本低的还原对硝基苯酚的催化剂也具有实际的研究意义。

基于以上问题，需要提供一种合成方法简单，反应速度较快，重复性高且结构均匀的的制备核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂的方法。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂的制备方法。该方法成本低、操作简单、对反应条件要求低，易于实施，以铜纳米线为模板，仅需要在常温下即可可控的合成形貌均匀、稳定性好、活性高、循环效率高的复合催化剂。

本发明的第二个目的在于提供一种核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂的制备方法制备得到的核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂。

本发明的第三个目的在于提供上述制备方法制备得到的复合催化剂在催化还原对硝基苯酚中的应用。该复合催化剂对于催化对硝基苯酚的还原反应具有良好的催化活性。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将铜纳米线超声分散在有机溶剂中，加入捕获剂，搅拌均匀，离心，洗涤，得被捕获剂包裹的铜纳米线；

2)将步骤1)被捕获剂包裹的铜纳米线溶于有机溶剂，使得被包裹的铜纳米线中铜纳米线在有机溶剂中的质量浓度为0.05～0.25mg/mL；再加入锌源、有机配体，搅拌，于常温反应2～40min，离心，洗涤，真空干燥，得核壳铜纳米线-有机金属骨架复合催化剂；

其中，

上述铜纳米线、锌源中的锌、捕获剂和有机配体的质量比为1:2.5～7.5:40～60:2.5～7.5。

本发明发明人在研究过程中发现，步骤1)中将铜纳米线超声分散在有机溶剂中，相比较将其超声分散在水中，铜纳米线的分散性更好，有利于捕获剂的均匀包裹。