一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法及其应用

本发明涉及纳米金催化剂制备，尤其涉及一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法及其应用。

背景技术：

1、金纳米粒子具有高催化活性，独特的光学、较强的亲和力、高的生物相容性以及优异的结构性能，在催化以及传感器等领域应用非常广泛。柱芳烃在分子识别、自组装等方法具有优异的性能。而纤维素是自然界中储量极其丰富的天然高分子，是植物细胞壁的重要组成成分，也存在于动物组织中，如海鞘背囊中富含的海鞘纤维素是迄今为止发现的唯一动物来源的纤维素。纤维素具有生物可降解性、无毒性、生物相容性、价格低廉、来源广泛等优点，以它为原料制备的高分子纳米材料可以大大减轻后续环境治理的压力，在生物医药、绿色催化、电子设备、环境治理等领域备受青睐。

2、因此，将金纳米粒子、柱芳烃和纤维素进行复合，用于吸附和处理水体中的有机污染物，能够为水体污染治理提供一种新的思路。文献《柱芳烃/金纳米粒子-纤维素复合材料的制备及其催化和传感应用研究》一文中，也研发一种三元复合材料，但是其制备方法是：先采用过氧化氢处理mcc，制备cncs，之后采用haucl4和2hp6在强碱的环境下，制备hp6/aunps，之后将cncs、hp6/aunps在室温下搅拌，离心。该制备方法中不仅采用过氧化氢，还需要强碱的环境，而且制备工艺繁琐。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种不使用溶剂和复杂纯化技术大规模合成固体微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子（aunp）催化剂的方法，制备工艺绿色环保，而且制备的产品催化性能优异。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）取haucl4固体1.5-8 mg，加0.1-0.5ml的h2o，随后加入16 mg羟基柱[5]芳烃，超声10-15 min；

5、（2）将200 mg微晶纤维素和上述混合物混合，研磨5-15 min得到产品。

6、进一步的，所述羟基柱[5]芳烃由以下步骤制备而成：

7、（1）将多聚甲醛和1,1-二溴代对苯二乙醚中分别加入到1,2-二氯乙烷中，然后缓慢加入三氟化硼乙醚，室温下搅拌1.5-2.5 h，反应溶液逐渐变成墨绿色，反应液经过二氯甲烷萃取、减压蒸干有机溶剂、柱层析分离后可得到中间体；

8、（2）然后将中间体、碳酸铯加入到适量乙腈溶液中，加热回流20 min，然后再缓慢加入n-甲基二乙醇胺，继续回流36 h；

9、（3）反应完成后，冷却至室温，蒸干反应溶剂，以二氯甲烷/乙醇/氨水作洗脱剂，粗产物经柱层析分离提纯得到浅黄色固体，得到目标产物。

10、进一步的，所述三氟化硼乙醚、多聚甲醛、1,1-二溴代对苯二乙醚的摩尔比为25.0：25.0-30.0：13.0；

11、所述中间体、碳酸铯、n-甲基二乙醇胺的摩尔比为0.5：4-6：5.0-12.0。

12、一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂在催化还原对硝基苯酚方面的应用。

13、进一步的，将研磨后制备的产品，2h内用于催化还原对硝基苯酚。

14、本发明的有益效果是：

15、1、本发明公开一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法，仅仅是采用机械研磨法进行制备，不需要还原剂、高温、强酸强碱条件，工艺简单，符合绿色环保的理念。

16、2、羟基柱[5]芳烃、微晶纤维素和haucl4在研磨过程中，羟基柱[5]芳烃末端的羟基作为还原剂，将haucl4在中au3+还原为aunps的同时，羟基可能被氧化为醛基，在研磨的条件下，醛基与o-au连接，也能防止aunps无限聚集，被还原的金纳米粒子在研磨下发生自组装，平均粒径在66.78±1.98 nm，负载在微晶纤维素上，得到微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂（au-p5-mcc），其中自组装的aunps在微晶纤维素上分布均匀，微晶纤维素的负载不仅能够改善aunps在水中的溶解性，方便反应后回收利用，增加节能环保效应，而且微晶纤维素吸附性能优异，能够吸附有机物从而增加催化性能。

17、3、本申请通过调整羟基柱[5]芳烃的制备工艺，羟基柱[5]芳烃的产率高，纯度高，仅添加少量水进行研磨，高纯度的羟基柱[5]芳烃能够实现还原haucl4，且没有杂质干扰，能够减少aunps团聚，使其能在最简单的制备条件下，还具有优异的催化性能，制得的au-p5-mcc催化剂在催化还原对硝基苯酚的过程中，催化性能优异，其速率常数k值为0.021min−1。

18、4、研究研磨反应后等待2 h，等待48 h以及研磨后60 ℃加热30 min的产品的催化性能，结果表明，研磨后2 h催化性能最好，可能原因是等待时间过长或进行加热，aunps自组装导致粒径变大团聚，影响催化效果，因此本申请的制备工艺制备的催化剂，在应用的时候，尽量现磨现用或在2 h内使用。

19、5、本申请制备的催化剂可以重复利用10次以后，其催化性能几乎没有变化，稳定性高。

技术特征：

1.一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法，其特征在于，所述羟基柱[5]芳烃由以下步骤制备而成：

3.根据权利要求2所述的一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法，其特征在于，

4.一种权利要求1制备的微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂在催化还原对硝基苯酚方面的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，将研磨后制备的产品，2h内用于催化还原对硝基苯酚。

技术总结
本发明公开一种微晶纤维素负载的柱芳烃/金纳米粒子催化剂的制备方法及其应用，涉及纳米金催化剂技术制备领域，包括以下步骤：（1）取HAuCl<subgt;4</subgt;固体1.5‑8 mg，加0.1‑0.5 mL的H<subgt;2</subgt;O，随后加入16 mg羟基柱[5]芳烃，超声10‑15 min；（2）将200 mg微晶纤维素和上述混合物混合，研磨5‑15 min得到产品。制备工艺绿色环保，而且制备的产品催化性能优异。

技术研发人员：谭晓平,敖恩元,周恩玲,王兰兰,李明雨,陈欣鑫,李兵,黄辉胜
受保护的技术使用者：长江师范学院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/6