CN116586064A - 一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用 - Google Patents
一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116586064A CN116586064A CN202310603414.2A CN202310603414A CN116586064A CN 116586064 A CN116586064 A CN 116586064A CN 202310603414 A CN202310603414 A CN 202310603414A CN 116586064 A CN116586064 A CN 116586064A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cobalt
- preparation
- iron
- benzyl alcohol
- oxidation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
- C07C45/32—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
- C07C45/37—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
- C07C45/38—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用，具体制备方法为将铁盐、钴盐溶解到去离子水中，加入氢氧化钠，进行水热反应，反应结束后，对生成的固体进行过滤，洗涤和干燥得到催化剂的前驱体；将催化剂的前驱体在马弗炉中退火后得到用于苯甲醇氧化合成苯甲醛的催化剂,该催化剂催化氧气氧化苯甲醇，转化率达到95％以上，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及双金属纳米材料制备技术领域，具体涉及一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用。
背景技术
苯甲醛作为一种重要的有机中间体，广泛应用于香料、医药、染料、农药等行业。目前，工业上通常采用氯化水解甲苯的方法来制备苯甲醛。但该方法存在工艺冗长，产物需要分离，有机废物排放等问题。因此，在很大程度上限制苯甲醛在医学和香料中的应用。醇氧化为羰基化合物是化学和实验室工业中的一个非常重要的过程，被认为是有机化学中的一大变化，苄基醇氧化为苯甲醛是绿色化学中最具挑战性的课题之一。
氧化醇通常使用等化学计量的锰化物，铬酸盐，但是该方法会产生大量有毒废物，高碘化合物氧化反应，条件温和，高选择性，常用于多官能团的伯醇以及对反应条件要求苛刻的底物，在天然产物、复杂化合物的合成中应用较多，但其价格高昂并且在使用过程中存在爆炸的风险；DMSO参与的醇的氧化条件温和，但副产品二甲基硫醚具有毒性和令人不愉快的味道；TEMPO是一种稳定有效的氧化催化剂，能将伯醇氧化成所需的醛，具有选择性好、稳定性良好、可循环使用的特点，循环使用需要从均匀的反应混合物中回收，但是成本较高。
因此，从符合绿色化学发展的要求出发，开发新型、绿色、高效的可回收易分离的非均相催化剂，以廉价易得的氧气或空气作为最终的氧化剂，氧化苯甲醇制备苯甲醛反应至关重要。对于氧化反应，氧气或空气做氧化剂，有很大的好处，因为氧气相对便宜，而且产生的唯一副产品是水，经济绿色并且在Pt、Ru、Pd、Au和Ag等贵金属催化下催化效果显著，然而，由于其稀有性和高价格，贵金属在工业上的使用是不现实的。钴和铁的高氧亲和力和多重可变价态有助于底物反应氧化。所以，寻找工艺简单、成本低廉的非均相催化剂，选择性氧化苯甲醇至苯甲醛，是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用，合成过程采用的原材料、设备及工艺简单高效、成本低、且所合成得到的材料具有良好的催化氧化性能，适合大规模工业化生产，具有很好的商业前景。具体的，本发明采取的技术方案为：一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将CoCl2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O分散在溶剂中，室温下搅拌，然后滴加氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，加热反应，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥；
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火。
步骤(1)中，所述溶剂是去离子水，搅拌时间是5-10min。
步骤(1)中，所述氢氧化钠的浓度是2mol/L，滴加体积是10ml。
步骤(2)中，所述加热温度是160℃，所述加热时间是5-7h。
步骤(3)中，所述退火温度是300℃，所述退火时间是6h。
根据本发明所述的一种钴铁双金属纳米材料，为球状晶型纳米颗粒状，可应用于苯甲醇氧化制备苯甲醛。
本发明所述的一种钴铁双金属纳米材料在150℃，催化氧气可选择性的将苯甲醇氧化成苯甲醛。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与技术效果：
(1)本发明材料的制备方法制得的具有钴铁氧纳米材料拥有纳米级微晶颗粒；极小的纳米颗粒能够增加和底物的接触面积。
(2)本发明得到的材料为一步水热法制备，工艺简单，成本低，环境友好，产率高。
(3)本发明制备的材料氧化苯甲醇制备苯甲醛，以氧气作最终氧化剂，避免了化学计量的锰化物和铬酸盐等氧化剂的使用，环保，廉价。
(4)本发明制备的材料氧化苯甲醇制备苯甲醛，材料易于分离回收。
具体实施方式
实施例1
一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1mmolCoCl2·6H2O和2mmol Fe(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，室温下搅拌10分钟，然后滴加10ml 2mol/L的氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，160℃加热反应6h，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥。
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火，退火温度为300℃，退火时间为6h，得钴铁氧纳米颗粒。
本实施例所述条件下制备的钴铁氧纳米颗粒在150℃催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，苯甲醇转化率为84％，收率为83％。
实施例2
一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1mmolCoCl2·6H2O和3mmol Fe(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，室温下搅拌8分钟，然后滴加10ml 2mol/L的氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，160℃加热反应6h，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥。
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火，退火温度为300℃，退火时间为6h，得钴铁氧纳米颗粒。
本实施例所述条件下制备的钴铁氧纳米颗粒在150℃催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，苯甲醇转化率为87％，收率为83％。
实施例3
一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1mmolCoCl2·6H2O和4mmol Fe(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，室温下搅拌8分钟，然后滴加10ml 2mol/L的氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，160℃加热反应6h，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥。
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火，退火温度为300℃，退火时间为6h，得钴铁氧纳米颗粒。
本实施例所述条件下制备的钴铁氧纳米颗粒在150℃催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，苯甲醇转化率为88％，收率为85％。
实施例4
一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1mmolCoCl2·6H2O和2mmol Fe(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，室温下搅拌6分钟，然后滴加10ml 2mol/L的氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，160℃加热反应6h，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥。
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火，退火温度为300℃，退火时间为6h，得钴铁氧纳米颗粒。
本实施例所述条件下制备的钴铁氧纳米颗粒在150℃催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，苯甲醇转化率为96％，收率为95％。
实施例5
一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1mmolCoCl2·6H2O和3mmol Fe(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，室温下搅拌10分钟，然后滴加10ml 2mol/L的氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，160℃加热反应6h，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥。
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火，退火温度为300℃，退火时间为6h，得钴铁氧纳米颗粒。
本实施例所述条件下制备的钴铁氧纳米颗粒在150℃催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，苯甲醇转化率为96％，收率为96％。
实施例6
一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1mmolCoCl2·6H2O和3mmol Fe(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，室温下搅拌9分钟，然后滴加10ml 2mol/L的氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，160℃加热反应6h，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥。
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火，退火温度为300℃，退火时间为6h，得钴铁氧纳米颗粒。
本实施例所述条件下制备的钴铁氧纳米颗粒在150℃催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，苯甲醇转化率为95％，收率为93％。
对比实施例1
一种钴铁氧双金属纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1mmol硝酸锰和2mmol Fe(NO3)3·9H2O分散在去离子水中，室温下搅拌10分钟，然后滴加10ml 2mol/L的氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜中，160℃加热反应6h，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥。
(3)将所得组合物在马弗炉中进行退火，退火温度为300℃，退火时间为6h，得钴铁氧纳米颗粒。
本实施例所述条件下制备的钴铁氧纳米颗粒在150℃催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛，苯甲醇转化率为82.3％，收率为71.6％。
上述参照实施例对一种钴铁双金属纳米材料及其制备方法和应用进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钴铁双金属纳米材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钴盐和铁盐分散在溶剂中，室温下搅拌，滴加氢氧化钠，制成前驱体溶液；
(2)将所获得的前驱体溶液转移到反应釜，加热反应，反应结束，自然冷却至室温，收集出组合物，洗涤、干燥；
(3)将所得组合物在马弗炉中退火得纳米球状钴铁氧纳米材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的铁盐包括九水硝酸铁，所述钴盐包括六水氯化钴，铁盐和钴盐摩尔比为1:1～1:4。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述溶剂是去离子水，搅拌时间是5-10min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述氢氧化钠的浓度是2mol/L，滴加体积是10mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述加热温度是160℃，所述加热时间是5-7h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述退火温度是300℃，所述退火时间是6h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米材料为球状晶形纳米颗粒。
8.一种采用权利要求1所述钴铁双金属纳米材料在作为催化剂应用于苯甲醇氧化制备苯甲醛的用途。
9.根据权利要求8所述的钴铁双金属纳米材料作为催化剂应用于苯甲醇氧化制备苯甲醛的用途，其特征在于，所述苯甲醇氧化制备苯甲醛反应的催化温度是150℃。
10.根据权利要求8所述钴铁双金属纳米材料作为催化剂应用于苯甲醇氧化制备苯甲醛的用途，其特征在于，所述苯甲醇氧化制备苯甲醛反应的氧化剂是氧气。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310603414.2A CN116586064A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310603414.2A CN116586064A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116586064A true CN116586064A (zh) | 2023-08-15 |
Family
ID=87611340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310603414.2A Withdrawn CN116586064A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116586064A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102580744A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-18 | 北京化工大学 | 一种多级钴铁氧化物纳米阵列结构化催化剂及其制备方法 |
| CN106784863A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 武汉大学 | 一种CoFe2O4/AC微生物燃料电池空气阴极催化材料的制备方法 |
| CN109364924A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-02-22 | 浙江工业大学 | 一种磁性纳米臭氧催化剂CoFe2O4及其制备方法与应用 |
| CN109999890A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-12 | 青岛科技大学 | 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用 |
| US20220194813A1 (en) * | 2019-04-25 | 2022-06-23 | Nittetsu Mining Co., Ltd. | Method for producing cobalt ferrite particles and cobalt ferrite particles produced by same |
-
2023
- 2023-05-26 CN CN202310603414.2A patent/CN116586064A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102580744A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-18 | 北京化工大学 | 一种多级钴铁氧化物纳米阵列结构化催化剂及其制备方法 |
| CN106784863A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 武汉大学 | 一种CoFe2O4/AC微生物燃料电池空气阴极催化材料的制备方法 |
| CN109364924A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-02-22 | 浙江工业大学 | 一种磁性纳米臭氧催化剂CoFe2O4及其制备方法与应用 |
| CN109999890A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-12 | 青岛科技大学 | 一种钴铁双金属原位掺杂mcm-41催化剂及其制备方法和应用 |
| US20220194813A1 (en) * | 2019-04-25 | 2022-06-23 | Nittetsu Mining Co., Ltd. | Method for producing cobalt ferrite particles and cobalt ferrite particles produced by same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MAHMOUD NASROLLAHZADEH ET AL.: "Preparation, characterization and catalytic activity of CoFe2O4 nanoparticles as a magnetically recoverable catalyst for selective oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde and reduction of organic dyes", JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》, vol. 465, 2 December 2015 (2015-12-02), pages 271 - 278 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mal et al. | Efficient and selective oxidation of toluene to benzaldehyde on manganese tungstate nanobars: a noble metal-free approach | |
| Bai et al. | Flower-like Bi2O2CO3-mediated selective oxidative coupling processes of amines under visible light irradiation | |
| CN103864576B (zh) | 一种光催化甲醛转化制备乙二醇的方法 | |
| CN110280250B (zh) | 一种沸石咪唑骨架材料衍生金属氧化物的制备方法及其应用 | |
| CN103962184B (zh) | 一种Cu、Fe掺杂的缺位Keggin型硅钨氧酸盐催化剂的制备方法 | |
| CN111672529A (zh) | 一种纳米碳负载钴氮碳催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN104646001A (zh) | 一种可见光响应型铁酸铋-氧化铋复合材料及其制备方法 | |
| CN110201680A (zh) | 一种用于α,β-不饱和醛/酮选择性加氢的催化剂、制备方法及催化方法 | |
| CN107176898A (zh) | 一种以类水滑石为催化剂高效催化分子氧氧化醇制备醛酮的方法 | |
| CN107213904B (zh) | 一种高活性、晶面暴露的单斜晶型钼酸铁纳米片的制备方法 | |
| CN107812518B (zh) | 一种高选择性光催化环己烷氧化制备环己烯的方法 | |
| CN114797911A (zh) | 一种光稳定型超薄BiOCl原子层锚定过渡金属单原子催化剂及其制备与应用 | |
| CN116586064A (zh) | 一种钴铁双金属纳米材料制备方法及其应用 | |
| CN110339844A (zh) | Fe纳米棒与Pt@Fe纳米棒催化剂及合成和应用 | |
| US11969720B1 (en) | Method of forming metal oxide nanostructures on a TiO2—ZnO-buffered substrate | |
| CN115445618B (zh) | 一种铜修饰TiO2纳米片的合成及其应用 | |
| CN107552053B (zh) | 一种p25负载分子态钴/镍等活性位点材料的制备方法 | |
| CN115090308B (zh) | 一种金属掺杂的钠超离子型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113499786B (zh) | 一种醇类选择性氧化反应用催化剂及其制备方法 | |
| CN108314087A (zh) | 一种无定型羟基氧化铁超级粒子的制备方法及其应用 | |
| CN111349008B (zh) | 一种制备乙醛酸的方法 | |
| CN112588291B (zh) | 一种铜掺杂氧化铁纳米片三维多孔材料及其制备和应用 | |
| CN115069264A (zh) | 一种可控蚀刻MOFs衍生低温高效掺杂型VOCs催化剂的制备方法 | |
| CN111470542A (zh) | 一种逆水煤气氧化锰催化剂的制备方法 | |
| CN101691246B (zh) | 一步合成镍氧化物纳米粒子的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230815 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |