CN109603886B - 一种Fe3O4/g-C3N4复合材料及其作为催化剂的应用 - Google Patents

一种Fe3O4/g-C3N4复合材料及其作为催化剂的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型Fe3O4/g‑C3N4复合材料及其作为催化剂的应用，所述新型Fe3O4/g‑C3N4复合材料的制备方法包括如下步骤：(1)将硫酸亚铁、聚乙烯吡咯烷酮溶于水中，升温至90℃后，加入碱金属氢氧化物溶液，搅拌4‑5h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍、三聚氰胺，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g‑C3N4复合材料。

Description

一种Fe3O4/g-C3N4复合材料及其作为催化剂的应用
技术领域
本发明属于材料及催化领域，具体涉及一种新型Fe3O4/g-C3N4复合材料及其作为催化剂的应用。
背景技术
石墨相氮化碳(g-C3N4)的结构为二维层状，在分子内部层间以N为杂原子进行共轭π键连接，在碳原子与氮原子之间由共价键进行连接，，使其在酸碱条件下保持很高的稳定性，带隙≈2.7eV，表现出良好的光催化性能。目前g-C3N4及其复合材料主要用于光催化水解制氢制氧、光催化污染物的降解、光催化有机合成等领域都有广泛的应用。先前发明人采用热解法制备了一种 SiO2/ZnO/g-C3N4纳米材料，其在光催化降解六价铬中表现出良好的催化活性(申请号：201710572468.1)，为进一步研究g-C3N4复合材料催化剂，本发明提供一种镍掺杂的新型Fe3O4/g-C3N4复合材料及其作为催化剂的应用。
发明内容
本发明提供一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，其特征在于所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将硫酸亚铁、聚乙烯吡咯烷酮溶于水中，升温至90℃后，加入碱金属氢氧化物溶液，搅拌4-5h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍、三聚氰胺，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
步骤(1)中每毫摩尔硫酸亚铁使用水10mL、聚乙烯吡咯烷酮0.2mL，所述碱金属氢氧化物优选氢氧化钠、氢氧化钾，碱金属氢氧化物溶液的浓度优选 3-5mol/L，硫酸亚铁与碱金属氢氧化物的摩尔比为1:2-3。
步骤(2)中硝酸镍的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的0.2倍、三聚氰胺的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的3.5-4.0倍。
本发明的另一实施方案提供上述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料在催化2,4- 二氯硝基苯制备2,4-二氯苯胺中的应用。
本发明的另一实施方案提供一种2,4-二氯苯胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
2,4-二氯硝基苯溶于无水乙醇中，加入催化量的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，在0.5-1.0Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间5-8h，即得2,4- 二氯苯胺。
所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的用量优选为每克2,4-二氯硝基苯使用0.1-0.2克镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供一种全新的镍掺杂的 Fe3O4/g-C3N4复合材料，该材料可用于催化氢化由2,4-二氯硝基苯制备2,4-二氯苯胺，反应条件温和，转化率、选择性较高，副反应少。
附图说明
图1是产品A的SEM(A)与TEM(B)图。
具体实施方式
为了便于对本发明的进一步理解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。但是这些实施例仅供更好的理解发明而并非用来限定本发明的范围或实施原则，本发明的实施方式不限于以下内容。
实施例1
(1)将硫酸亚铁(10mmol)、聚乙烯吡咯烷酮(2mL)溶于去离子水(100mL) 中，升温至90℃后，加入NaOH溶液(5mol/L，4mL)，搅拌5h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍(2mmol)、三聚氰胺(35mmol)，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料(以下简称产品A，图1)。
实施例2
(1)将硫酸亚铁(10mmol)、聚乙烯吡咯烷酮(2mL)溶于去离子水(100mL) 中，升温至90℃后，加入KOH溶液(3mol/L，10mL)，搅拌4h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍(2mmol)、三聚氰胺(40mmol)，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料(以下简称产品B)。
实施例3
2,4-二氯硝基苯(2.0g)溶于无水乙醇(40mL)中，加入催化量的产品A(0.2g)，在1.0Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间8h后即得2,4-二氯苯胺(气相色谱分析，转化率为99.83％，选择性100％，未发现副产物)。
实施例4
2,4-二氯硝基苯(2.0g)溶于无水乙醇(40mL)中，加入催化量的产品B(0.4g)，在0.5Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间5h后即得2,4-二氯苯胺(气相色谱分析，转化率为99.90％，选择性100％，未发现副产物)。
实施例5
2,4-二氯硝基苯(2.0g)溶于无水乙醇(40mL)中，加入Raney-Ni(0.2g)，在1.0MpaH2条件下，反应温度55-60℃，反应时间8h后，气相色谱分析，转化率为56.34％，选择性差。
实施例6
2,4-二氯硝基苯(2.0g)溶于甲苯(40mL)中，加入Raney-Ni(0.2g)，在 1.0Mpa H2条件下，反应温度90-95℃，反应时间8h后，气相色谱分析，2,4-二氯苯胺(保留时间11.40min)的转化率为99.80％，选择性92.51％，发现三个副产物分别是2-氯苯胺(保留时间10.06min，2.23％)、苯胺(保留时间8.62min， 2.81％)、3-氯-4-氨基苯酚(保留时间11.58min，2.06％)。

Claims (7)

1.一种镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，其特征在于所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将硫酸亚铁、聚乙烯吡咯烷酮溶于水中，升温至90℃后，加入碱金属氢氧化物溶液，搅拌4-5h后，自然冷却至室温，过滤，沉淀用去离子水洗涤后干燥备用；
(2)将步骤(1)得到的沉淀与硝酸镍、三聚氰胺，用研钵研磨均匀后，放入马弗炉中，升温至500℃，保温3小时后，自然冷却至室温，即得所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
2.权利要求1所述的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，其特征在于步骤(1)中每毫摩尔硫酸亚铁使用水10mL、聚乙烯吡咯烷酮0.2mL。
3.权利要求1-2任一项所述的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，其特征在于步骤(1)中所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾，碱金属氢氧化物溶液的浓度优选3-5mol/L，硫酸亚铁与碱金属氢氧化物的摩尔比为1:2-3。
4.权利要求1所述的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，其特征在于步骤(2)中硝酸镍的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的0.2倍、三聚氰胺的摩尔用量为步骤(1)中硫酸亚铁用量的3.5-4.0倍。
5.权利要求1-4任一项所述的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料在催化2,4-二氯硝基苯制备2,4-二氯苯胺中的应用。
6.一种2,4-二氯苯胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将2,4-二氯硝基苯溶于无水乙醇中，加入催化量的权利要求1-4任一项所述的镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料，在0.5-1.0Mpa H2条件下，反应温度55-60℃，反应时间5-8h，即得2,4-二氯苯胺。
7.权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料的用量为每克2,4-二氯硝基苯使用0.1-0.2克镍掺杂的Fe3O4/g-C3N4复合材料。
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103736514B (zh) * 2014-01-08 2015-07-08 阜阳师范学院 一种新颖的C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂的制备及应用
CN104923276B (zh) * 2015-03-11 2017-12-05 江苏大学 一种石墨型氮化碳复合铁酸镍磁性光催化材料的制备方法
US10413966B2 (en) * 2016-06-20 2019-09-17 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Nanoparticles having magnetic core encapsulated by carbon shell and composites of the same
CN106861732A (zh) * 2017-01-25 2017-06-20 平顶山学院 一种硼‑镍‑二氧化钛/氮化碳复合光催化剂、及其用途和制备方法
CN107321375A (zh) * 2017-07-13 2017-11-07 扬州工业职业技术学院 一种SiO2/ZnO/g‑C3N4纳米材料及其在还原六价铬中的应用
CN107983391A (zh) * 2017-12-14 2018-05-04 河南师范大学 不溶性磁性钴/有缺陷g-C3N4复合催化剂及其在催化Oxone降解废水中的应用
CN108435225B (zh) * 2018-03-09 2020-12-11 浙江工业大学 一种Fe-N/C复合催化剂及其制备方法和应用
CN108579819B (zh) * 2018-05-21 2021-03-19 西南石油大学 一种Fe3O4-N掺杂Ni/Zn-MOFs/g-C3N4复合光催化材料的制备方法
CN108906106B (zh) * 2018-07-04 2021-08-06 大连理工大学 一种FeNi/N-C高分散核壳结构催化剂及其制备方法

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