[发明专利]负载钯金富氮类氮化碳光催化剂的制备及C-C键合成

说明书

本发明公开了负载钯金富氮类氮化碳光催化剂的制备及C‑C键合成新方法，该催化剂制备方法为：以三聚氰胺为前驱物热聚合法制备氮化碳,然后将制备的氮化碳在氨水中进行热处理制备富N碳氮化物，使用浸渍法负载钯金，以硼氢化钠为还原剂制备钯金双金属负载的富氮类氮化碳光催化剂。光催化C‑C键合成的新方法为：以两种芳基卤化物或者芳基卤化物和烯烃为原料，在一定量的光催化剂、碱以及可见光的作用下，发生偶联得到Ullmann交叉偶联产物或Z型Heck偶联产物。该催化剂制备方法简单易操作，可用于光催化高效合成特定化学选择性或立体选择性的C‑C键，反应条件温和，而且目标产物的化学选择性或立体选择性较高，催化剂容易回收利用。

技术领域

本发明涉及氮化碳合成修饰和C-C键合成技术领域，更具体涉及负载钯金双金属的富氮类氮化碳光催化剂的制备及光催化C-C键选择性合成反应。

背景技术

C-C偶联反应是大量天然产物、生物活性化合物以及许多有机结构单元合成的关机步骤。

C-C键的形成主要涉及Ullmann，Suzuki-Miyaura，Heck，Sonogashira， Stille和Hiyama等各种人名的反应，通常使用 Pd，Rh，Cu，Fe，Ni和Co等过渡金属作为催化剂。在许多常规的热催化体系中可以获得高收率的C-C键偶联产物，但是这些反应几乎会特异性地生成热力学上更有利的目标产物，并且通常在诸如高温等苛刻的条件下进行。此外，有机卤化物或假卤化物（三氟甲磺酸盐或锍盐）以及有机金属或准金属（有机硼，镁，锡或锌物质）对于上述命名反应中C-C交叉偶联生成高价值的不对称化合物通常是不可或缺的。因此，开发有效的策略以产生不对称芳基-芳基键和热力学上不利的C-C键偶联产物是必要且相当具有挑战性的。

为了适应环境友好型经济的发展，绿色清洁的光能资源受到了广泛的关注。可见光驱动的光催化方法作为一种环境友好的绿色技术在污染物的处理方面展现了良好的应用前景。聚合物氮化碳（CN）具有合适的带隙能，因其出色的化学稳定性、可见光捕获能力和易获得性而受到广泛关注，可广泛的用于光催化以及光催化材料的制备中。由于CN的光催化效率不仅与其晶体结构和孔隙率有关，而且与CN骨架的N含量密切相关。已经有研究报道富含N的CN可以有效提高材料的电子-空穴分离效率、电导率以及催化性能，所以制备新型的富N碳氮化物（NRCN）是提高光催化活性有效的策略。同时纳米金属的引用也用于改变NRCN催化性能，由于金属纳米粒子的插入使得NRCN的层内的长程有序度下降，材料的禁带宽度减少，光生电子和空穴的复合速度降低，提高了材料的光催化性能。

发明内容

本发明提供了负载钯金双金属的富氮类氮化碳光催化剂的制备及光催化C-C键合成新反应，本发明提供的制备方法简易、经济，可用于光催化Ullmann偶联，Ullmann交叉偶联和Heck偶联构建C-C键。

该方法利用上述制备出来的负载钯金双金属的富氮类氮化碳光催化剂在可见光下进行Ullmann偶联，Ullman交叉偶联和Heck偶联构建C-C键，不仅反应条件温和，转化率较高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种负载钯金双金属的富氮类氮化碳光催化剂，所述制备方法包括以下步骤：

1）在瓷坩埚中加入10g三聚氰胺，在空气中以5℃/min的升温速度加热到550℃保持4h得到纯氮化碳，简称CN。

2）将2.0g纯氮化碳和25mL饱和氨水溶液在50mL带聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中混合。通过电热套加热高压反应釜至150℃，保持2h后，自然冷却至室温。离心收集产物，去离子水洗涤至中性，最后60℃下真空干燥得到富氮类氮化碳，简称NRCN。