[发明专利]介孔碳负载钯纳米催化剂的原位制备方法

说明书

技术领域

本发明属于Suzuki反应领域，具体涉及一种介孔碳负载的催化剂的制备方法。

背景技术

Suzuki偶联反应是构建C-C键的重要反应之一，所使用的钯催化剂可分为均相催化剂和非均相催化剂。均相钯催化剂存在着难于分离回收的问题，负载型非均相催化剂可以实现催化剂的回收利用，目前，负载型催化剂的制备主要是通过化学还原方法实现Pd²⁺的还原，但其还原体系通常需在液相或者高温条件下进行，极易发生颗粒的团聚以及流失现象。本发明利用辉光放电等离子体方法，实现了Pd纳米颗粒在载体孔道内的原位制备，与化学法相比，此方法制得的负载型钯纳米催化剂具有更小的颗粒尺寸，高的金属分散度，良好的稳定性，在催化Suzuki偶联反应中表现出了更高的催化活性和循环使用性。

发明内容

本发明的目的是为了现有负载型催化剂的制备方法极易发生颗粒的团聚以及流失现象的技术问题，提供了一种介孔碳负载钯纳米催化剂的原位制备方法。

介孔碳负载钯纳米催化剂的原位制备方法：

一、将1g介孔碳载体与3.8mL-9.4mL浓度为0.05mol/L的钯盐水溶液混合，加入蒸馏水，使混合体系保持10mL-50mL，在25℃-45℃温度下，搅拌、离心，然后干燥；

二、将步骤一的产物均匀地平铺在承载舟上，放置于放电管内，利用真空泵抽真空，通入放电气体，通过调节微调阀，使放电管内气体压力为60Pa-120Pa，在电极两端施加高压直流电，放电管内气体被击穿，引发辉光放电等离子体，在放电功率为330W-660W的条件下，放电5min-80min，得到的介孔碳负载钯纳米催化剂。

步骤一中所述钯盐水溶液为Na₂PdCl₄水溶液、H₂PdCl₄水溶液或Pd(NO₃)₂水溶液。

步骤一中将1g介孔碳载体与5.6mL-9mL浓度为0.05mol/L的钯盐水溶液混合。

将制得的负载型钯纳米催化剂应用于溴代芳烃与苯硼酸的Suzuki偶联反应，具体条件为：催化剂为上述制备的负载型钯纳米催化剂，所用卤代芳烃可为对溴苯乙酮、对溴硝基苯、对溴甲苯、溴苯、对溴苯乙腈、对溴苯甲醚、邻溴甲苯、间溴硝基苯；碱为K₂CO₃，；所用溶剂为乙醇和水的混合体系，体积比为1:1，总体积为12mL；在60℃条件下反应30min，催化剂的用量是溴代芳烃的1‰，产率均可达85％以上。

本发明通过辉光放电等离子体原位制备Pd纳米颗粒，使其高度分散在载体孔道内，得到具有较小的颗粒尺寸以及较高分散性的负载型钯纳米催化剂，高效催化溴代芳烃和苯硼酸的Suzuki偶联反应。

本发明利用辉光放电等离子体方法，实现了Pd纳米颗粒在载体孔道内的原位制备，与化学方法相比，此方法制得的负载型钯纳米催化剂具有更高的金属分散度和稳定性，在催化Suzuki偶联反应中表现出了更好的催化活性和循环使用性。

附图说明

图1为实施例1和实施例5制得的介孔碳负载钯纳米催化剂的XRD图，图中a表示P-PdNPs/CMK-3，b表示PN₂-PdNPs/CMK-3，c表示AA-PdNPs/CMK-3；

图2为实施例1和实施例5制得的介孔碳负载钯纳米催化剂的N₂物理吸附图，图中表示介孔碳CMK-3，表示实施例5制得的介孔碳负载钯纳米催化剂，表示实施例1制得的介孔碳负载钯纳米催化剂；

图3为实施例1和实施例5制得的介孔碳负载钯纳米催化剂的孔径分布图，图中表示介孔碳CMK-3，表示实施例5制得的介孔碳负载钯纳米催化剂，表示实施例1制得的介孔碳负载钯纳米催化剂；

图4为介孔碳负载钯纳米催化剂PAr-PdNPs/CMK-3的TEM照片；

图5为介孔碳负载钯纳米催化剂PN₂-PdNPs/CMK-3的TEM照片；

图6为介孔碳负载钯纳米催化剂AA-PdNPs/CMK-3的TEM照片；

图7为对比例3的热过滤实验结果图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式该介孔碳负载钯纳米催化剂的原位制备方法如下：