[发明专利]一种壳聚糖插层与Al/Fe复合柱撑协同改性蒙脱土负载钯催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于有机偶联反应非均相催化的一种壳聚糖插层与Al/Fe复合柱撑协同改性蒙脱土负载钯催化剂的制备方法，属于催化剂材料制备工艺技术领域。本发明包括以下步骤：（1）Al/Fe复合柱撑液的制备；（2）Al/Fe复合柱撑蒙脱土的制备；（3）通过溶液插层与化学络合制备壳聚糖插层与Al/Fe复合柱撑协同改性蒙脱土负载钯催化剂。本发明的一种壳聚糖插层与Al/Fe复合柱撑协同改性蒙脱土负载钯催化剂的制备方法有效改善了单一采用有机高分子改性或无机柱撑改性蒙脱土在性能提升上的不足，制备的Pd@CS‑Al/Fe‑pillared MMT催化剂不仅有较高的比表面积和吸附性能，钯活性组分与载体的络合强度高，在有机偶联反应催化应用中表现出优异的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种用于有机偶联反应非均相催化的一种壳聚糖插层与Al/Fe复合柱撑协同改性蒙脱土负载钯催化剂的制备方法，属于催化剂材料制备工艺技术领域。

背景技术

蒙脱土是一种天然粘土矿物，具有层状片晶结构，具有良好的机械稳定性和热稳定性，可以作为过渡金属钯催化剂的载体材料，但是纯蒙脱土具有亲水疏油的特点，其与有机分子的亲和性较低，与过渡金属的络合强度一般，直接以蒙脱土为载体负载过渡金属制成的非均相催化剂综合性能一般，在有机反应催化应用过程中过渡金属组分流失较快，催化剂只能重复套用 3次左右（ Dutta, D.; Dutta, D.K. Appl.Catal.A:Gen.2014,487,158-1640）。极性有机高分子，如壳聚糖(Zeng, M.F.; Wang, Y.D.; Liu, Q.; Yuan, X.;Zuo, S.F.; Feng, R.K.; Yang, J.; Wang, B.Y.; Qi, C.Z.; Lin, Y. ACS Appl.Mater. Interfaces 2016, 8, 33157–33164. )，聚乙烯醇(Zhao, J.; Xu, M.D.; Shu,G.Q.; Yang, Z.; Liu, Q.; Zeng, M.F.; Qi, C.Z.; Cao, X.Z.; Wang, B.Y. Radiat.Phys.Chem. 2018, 153, 164–172)、聚乙烯吡咯烷酮(Xu, M.D.; Zhao, J.; Shu, G.Q.;Liu, Q.; Zeng, M.F. Polymers 2018, 10, 669)等，可有效插层进入蒙脱土的晶片层间，可极大的改善载体与过渡金属钯的络合强度，使制备的高分子插层改性蒙脱土负载钯催化剂的可重复套用次数达到10次以上。但是，有机高分子插层改性蒙脱土属于柔性插层，对载体的比表面积和吸附性能提升效果不大，比如，文献报道(Zeng, M.F.; Wang, Y.D.; Liu,Q.; Yuan, X.; Zuo, S.F.; Feng, R.K.; Yang, J.; Wang, B.Y.; Qi, C.Z.; Lin, Y.ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 33157–33164. )的壳聚糖插层蒙脱土负载钯催化材料的比表面积只有21.88 m²/g。

近年来，利用复合多核羟基金属阳离子柱撑改性蒙脱土得到了广泛的关注，无机柱撑改性的实质是在蒙脱土晶片层间引入无机氧化物“柱子”，使蒙脱土晶片层间空间形成稳定的无机“柱子”使晶片层有效撑开，可诱发大量的、稳定的微孔/介孔结构，载体的比表面积和孔隙率可大幅提升，对于制备催化剂载体十分有利。常采用羟基铝阳离子和其他金属阳离子一起对粘土进行柱撑，如Al/Fe, A1/Ni, Al/Mn, Al /Si，Al/Cr等。但是，无机柱撑改性对于蒙脱土载体与有机分子的亲和性以及与过渡金属的络合强度影响不大