[发明专利]一种单原子Pd基催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种单原子Pd基催化剂，由活性组分Pd和载体组成，其特征在于，所述载体为MgAl-LDO，所述活性组分Pd以原子级形式均匀分散在所述MgAl-LDO表面。

2.根据权利要求1所述的单原子Pd基催化剂，其特征在于，所述MgAl-LDO的粒径为40-60目，Mg元素与Al元素的摩尔比为(2-4):1。

3.根据权利要求1或2所述的单原子Pd基催化剂，其特征在于，所述活性组分Pd的负载量为0.01％-0.5％，粒径为0.01-1nm。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的单原子Pd基催化剂的制备方法，包括以下步骤：通过共沉淀法制备MgAl-LDH，然后将所述MgAl-LDH经过焙烧处理制得MgAl-LDO；将所述MgAl-LDO在Pd前驱体中浸渍，再经低温超声还原处理使得活性组分Pd以原子级形式均匀分散在所述MgAl-LDO表面，制得单原子Pd基催化剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)MgAl-LDO前驱体的制备：在室温和机械搅拌的条件下，将沉淀剂溶液滴加到Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中，控制pH值在10-11，滴加完毕后，继续搅拌10-30min，100-120℃晶化12-24h后将反应液离心，洗涤至中性，40-80℃干燥，制得MgAl-LDH；将所述MgAl-LDH在200-500℃的空气气氛中焙烧1-2h，焙烧后的产物经压片、研磨、过筛，取40-60目粉料，制得MgAl-LDO；

(2)单原子Pd基催化剂的制备：将所述MgAl-LDO在Pd前驱体溶液中搅拌浸渍5-10h,然后在-50至0℃超声还原处理1-2h，反应结束后过滤，洗涤，60-100℃干燥12-24h，制得单原子Pd基催化剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述混合溶液的总离子浓度为0.5-1mol/L；Mg²⁺与Al³⁺的摩尔比为(2-4):1。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述沉淀剂溶液的浓度为0.5-1mol/L，沉淀剂与金属离子的摩尔比为(1-3)：1；沉淀剂为NaOH、Na2CO3、KOH、K2CO3中的任意一种或多种。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2中所述Pd前驱体溶液的浓度为0.0004-0.0005mol/L；Pd前驱体为Pd的可溶性盐；溶解Pd前驱体的溶剂为低温环境下不凝固的防冻溶剂。

9.根据权利要求权利要求4-8任意一项所述的制备方法制得的单原子Pd基催化剂的应用，其特征在于，所述单原子Pd基催化剂可用于卤代芳烃与烯烃的Heck偶联反应中。

10.根据权利要求权利要求9所述的应用，其特征在于，Heck偶联反应条件为：0.5mmol对碘甲苯，0.6mmol丙烯酸正丁酯，1mmol碳酸钾，溶剂DMF5mL，催化剂30mg，氮气保护，90℃反应6h。