Page 126 - 精细化工2019年第9期

·1854· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

的时间，从而提高转化效率。当 Co-graphene 1.0 催化 反应受热力学控制。当温度升高到 40 ℃以上时，
剂用量为 4 mg 时，8 min 内 4-NP 可完全转化。当 反应体系中的 4-NP 基本转化完全。从催化剂的循环
催化剂用量为 6 mg 时，仅 4 min 可完全还原 4-NP。 稳定性（图 6b）可以看出，在使用 5 次之后，4-NP
在催化反应中，催化剂用量的增加，催化活性中心 转化率降低到了 86%，仍然保持着不错的催化效果。
随之增多。所以增加 Co-graphene 1.0 复合材料的用量 这是由于分散良好的活性组分 Co 纳米颗粒和石墨
Co 纳米颗粒必将增多，可提高活性位点与对硝基苯 烯的低传质阻力促进了还原产物的生成。同时，生
酚的碰撞几率 [29] ，而石墨烯的加入，既可有效控制 成的产物从石墨烯表面及时逸出防止了活性位点被
Co 纳米颗粒的尺寸，又可提升碰撞几率，提高了 钝化，保证了 Co-graphene 复合材料的高催化活性。
Co-graphene 1.0 复合材料的催化活性。催化剂用量与 由于 Co 纳米颗粒具有良好的顺磁性，因此，催化
反应速率的关系见图 5b。如图 5b 所示，ln(c t /c 0 )对 剂具有良好的磁性分离能力。如图 6b 内插图所示，
时间曲线基于吸光度和时间的函数而获得，可以观 在磁铁的作用下，溶液内的催化剂迅速聚集到磁铁
一端。由此可见，Co-graphene 复合材料稳定性优异
察到其具有良好的线性关系，表明 Co-graphene 1.0
复合材料催化还原 4-NP 反应符合准一级动力学方 且利于回收，有利于推广运用。
程 [25] ，其准一级动力学常数 k 可以由斜率估算。随
着 Co-graphene 复合材料用量的增大，斜率增大，说
明随着催化剂用量的增大，反应速率不断加快，这
与图 5a 的结果一致。所以，从催化速率与成本两方
面考虑，选择 4 mg 作为最佳催化剂用量。

图 6 不同反应温度对催化还原 4-NP 转化率的影响（a）；
催化剂的循环稳定性（b）
Fig. 6 Effect of different reaction temperatures on the
catalytic reduction of 4-NP conversion rate (a);
Cyclic stability of the catalyst (b)

本文制备催化剂与文献报道的催化效果对比结
图 5 不同催化剂用量对还原效率的影响（a）；催化剂用
量与反应速率的关系图（b） 果见表 1。
Fig. 5 Effect of catalyst dosage on the reduction efficiency
(a); Relationship between catalyst dosage and reaction 表 1 本文催化剂与文献报道催化剂的催化效果比较
rate (b) Table 1 Comparison of the catalytic effects between the
catalyst and that reported in the literature
4-NP/m
2.2.3 温度对催化还原 4-NP 的影响及循环稳定性 Catalyst g NaBH 4/mg Cat./mg Time/min 文献
测试 Co-graphene 1.0 1.4 3.8 4 8 本文
图 6a 为反应时间 4 min 时不同温度对催化还原 NiO 0.3 240 10 18 30
4-NP 转化率的影响。如图 6a 所示，随着反应温度 RGO/Pt-Ni 1.4 113.5 3 30 31
的提高，在 4 min 时 4-NP 的转化率随之提高，说明 Cu 2O@h-BV 1.0 18.9 10 12 32