[发明专利]一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂，其特征在于：其载体由金属有机框架和石墨烯组成，负载活性组分是钯纳米粒子，所述钯纳米粒子的负载量为催化剂总质量的1.0~10%，粒径为10~20nm。

2.如权利要求1所述的一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：

（1）将氧化石墨烯分散于N,N-二甲酰胺中并进行超声处理60~100min得到氧化石墨烯溶液，所述N,N-二甲酰胺与氧化石墨烯的混合比例为100mL/g；

（2）往步骤（1）所得氧化石墨烯溶液中依次加入无水四氯化锆、对苯二甲酸及N,N-二甲酰胺，所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯与无水四氯化锆的质量比为1:5~50，所述无水四氯化锆和对苯二甲酸的摩尔比为1:1，所述N,N-二甲酰胺与无水四氯化锆的混合比例为200mL/g；所得溶液在100-150℃下反应12-36h，过滤，用N,N-二甲酰胺洗涤滤饼，然后浸于二氯甲烷中12~24h，抽滤，真空室温干燥过夜，所得产品置于烘箱100~150℃，恒温12~24h，得到金属有机框架/氧化石墨烯复合材料；

（3）将步骤（2）中所得的复合材料分散于正己烷中超声30min，形成准均相体系，搅拌下，滴加0.04mol/L的H₂PdCl₄溶液，继续搅拌反应1h，加入浓度为0.5~1.0mol/L的还原剂，25~80℃下继续搅拌20min，离心分离，水洗，室温真空干燥，得到金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂；所述正己烷与复合材料的混合比例为40mL/g，所述H₂PdCl₄和复合材料的质量比1:5~25，所述H₂PdCl₄与还原剂的摩尔比为1:20~40。

3.根据权利要求2所述的一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于步骤（1）所述超声处理采用的是功率为300W的超声处理器。

4.根据权利要求2所述的一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于步骤（3）所述还原剂为硼氢化钠、水合肼、聚乙二醇中的任意一种。

5.根据权利要求2所述的一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于步骤（1）所述氧化石墨烯的制备方法为：取石墨粉和硝酸钠，加入浓硫酸搅拌均匀，然后放入冰浴中，边搅拌边加入高锰酸钾，保持温度在20℃以下，然后升温至35℃并保温1~2h，缓慢加入去离子水，其中加入的去离子水与浓硫酸的体积比为2:1，并将温度升至85~95℃，保温15min，再加入10mL30%的双氧水和去离子水，此时加入的去离子水与浓硫酸的体积比为6:1，所得产物经过离心、稀盐酸洗涤、烘干、研磨，最后得到氧化石墨烯；所述石墨粉与硝酸钠的质量比为2:1，浓硫酸与石墨粉的混合比例为23mL/mg，高锰酸钾与石墨粉的质量比为3:1。

6.权利要求1或2所述的一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂在卤代苯与苯硼酸的Suzuki反应中的应用。

7.根据权利要求6所述的一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂的应用，其特征在于其应用方法为：反应氛围在空气中进行，以金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂为催化剂，反应溶剂为N,N-二甲酰胺，碱为三乙胺，反应温度为80~90℃，反应时间为0.5~5h，卤代苯、苯硼酸与碱的摩尔比为卤代苯:苯硼酸:碱摩尔=1:1.5~2.0:2.0~4.0，催化剂为卤代苯的0.05~0.5mol%(钯含量计算)；反应结束后经过滤分离回收催化剂，催化剂继续下一次反应。

8.根据权利要求7所述的一种金属有机框架/石墨烯负载钯纳米复合催化剂的应用，其特征在于所述卤代苯为碘代苯、溴代苯、氯代苯中的任意一种。