[发明专利]一种木糖水热碳化微球负载钯催化剂及制备与应用

说明书

本发明属于催化材料技术领域，公开了一种木糖水热碳化微球负载钯催化剂及制备与应用。所述制备方法为：将木糖于180～250℃水热碳化，得到木糖水热碳化微球；然后将木糖水热碳化微球分散于甲苯溶液中，加入巯基硅烷偶联剂，60～120℃温度下反应12～24h，得到巯基硅烷改性木糖水热碳化微球；再将其与钯盐加入到溶剂中，50～80℃下反应2～12h，得到木糖水热碳化微球负载钯催化剂。本发明的催化剂可用于催化Suzuki偶联反应，具有催化效果好、分离方便和成本低的优点，应用前景良好。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种木糖水热碳化微球负载钯催化剂及制备与应用。

背景技术

C-C偶联反应是有机合成化学中最为重要的构建分子碳骨架的有效手段之一，其中，Suzuki反应是常见的用于构建C-C键的偶联反应。尽管此类偶联反应具有择性好、产率高等优点，但其常用的钯均相催化剂，存在价格昂贵、用量大(摩尔分数约1％～10％)、难回收、易中毒等缺点，在成本及后处理上限制了工业化的应用，因此提高催化剂的使用效率，简化后处理成为非常有意义的一项研究内容。

将均相催化剂多相化是解决以上问题的一个重要手段。在过去的几年中，很多类型载体被合成，并且应用到均相催化剂中。主要包括活性碳、金属氧化物、介孔硅类、沸石，聚合物等，最后将催化剂过滤分离。然而，这类异相催化剂相对于均相催化剂，不仅催化活性下降了，而且合成这些无机和有机的催化剂载体时，要么需要经过高温煅烧，要么就需要经过复杂的合成步骤。天然产物因为其本身的化学特性和结构特性使得其成为金属催化剂的良好载体。

据估计，截至2030年，生物质能将占可再生能源的70％，纤维素、半纤维素、木质素是天然高分子的典型代表，通常通过热解、水热碳化、气化、急骤碳化等方法来转化成平台化合物。近年来，生物焦的研究吸引了越来越多人的关注，相对于生物质原料来说，生物焦具有热值高、含碳量高、温室气体排放量少等优点，因此在土壤改良材料、育苗容器衬底材料、炭黑、碳封存、固体燃料、吸附剂和一些其他特殊碳基材料的应用中起到了重要的作用。经过水热碳化后的木糖水热焦微球具有核壳的结构，壳层含有大量的羟基、羰基以及羧基，可以吸附并稳定金属粒子，而且水热焦微球粒径小，比表面积大，但其作为催化剂载体还没有得到广泛研究。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种木糖水热碳化微球负载钯催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的木糖水热碳化微球负载钯催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述木糖水热碳化微球负载钯催化剂在催化Suzuki偶联反应中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种木糖水热碳化微球负载钯催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将木糖分散于去离子水中，180～250℃水热碳化2～12h，反应产物经过滤、洗涤、干燥，得到木糖水热碳化微球；

(2)将步骤(1)的木糖水热碳化微球分散于甲苯溶液中得到分散液，然后加入巯基硅烷偶联剂，60～120℃温度下反应12～24h，反应产物经过滤、洗涤、干燥，得到巯基硅烷改性木糖水热碳化微球；

(3)将步骤(2)的巯基硅烷改性木糖水热碳化微球与钯盐加入到溶剂中，50～80℃下反应2～12h，产物经过滤、洗涤、干燥后得到木糖水热碳化微球负载钯催化剂(C-SH-Pd)。

步骤(1)中所述木糖分散于去离子水中的浓度优选为33mg/mL。

所述水热碳化的温度和时间优选为180℃和12h。

所述的洗涤是指用去离子水和无水乙醇洗涤两次；所述的干燥是指真空干燥。