专利摘要

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。

权利要求

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。

说明书

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1.0Mpa H₂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％)。

一种FeO/g-CN复合材料及其作为催化剂的应用专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。