[发明专利]催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法

说明书

催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法，属于Pd单原子催化剂技术领域。包括如下步骤：(1)制备含有Ti空位的Ti_0.87O₂纳米薄片胶体悬浮液；(2)在单层Ti_0.87O₂纳米片的胶体悬浮液中加入定量的Pd前驱体，搅拌均匀得到复合悬浮液Pd₁‑Ti_0.87O₂；(3)通过对复合悬浮液的冷冻干燥，成功制备了单原子催化剂Pd₁‑Ti_0.87O₂。单原子催化剂Pd₁‑Ti_0.87O₂在室温下对Suzuki反应表现出极高的催化活性(转化频率(TOF)高达11110h^‑1),在相同条件下优于其他常规Pd催化剂。这种单原子催化剂可以很容易地过滤出来并重复使用，而没有显著的活性损失。

技术领域

本发明属于Pd单原子催化剂技术领域，涉及一种催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法。

背景技术

Suzuki偶联反应是在Pd催化剂催化下，有机硼化合物与有机卤素化合物进行C-C键偶联反应，已广泛运用于制药、染料、天然产物等领域。Pd催化剂对Suzuki偶联反应的活性和选择性起着决定性的影响，是研究Suzuki偶联反应的关键。然而，Pd催化剂普遍存在价格昂贵、卤化物反应迟缓等缺点。均相Pd催化剂已被广泛研究用于Suzuki偶联反应，但其存在分离回收困难的问题，限制了其大规模应用。因此，操作简单的、反应条件温和、易于回收和重复使用的非均相Pd催化剂得到了研究者的广泛关注，但其易发生颗粒团聚使得循环后的催化性能降低。

发明内容

本发明提供了一种单原子Pd催化剂的合成方法，该催化剂中Pd的颗粒尺寸达到原子级，在Ti_0.87O₂纳米薄片上高度分散并且牢固的锚定在Ti空位上，用于催化Suzuki偶联反应表现出了优异的催化活性。本发明的目的是为了解决均相催化剂中回收困难而导致的贵金属Pd浪费严重，以及非均相催化剂中颗粒容易团聚、催化活性低的问题，提供一种催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法。本发明的目的通过以下技术方案实现。

催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用剥层法制备含有Ti空位的Ti_0.87O₂纳米薄片：将TiO₂、K₂CO₃和Li₂CO₃研磨均匀后高温煅烧，降至室温后生成K_0.8Ti_1.73Li_0.27O₄；再将K_0.8Ti_1.73Li_0.27O₄置于足量的盐酸酸洗，酸洗后加入足量的去离子水洗涤溶液中残留的HCl，水洗后加入四丁基氢氧化铵(TBAOH)溶液中，在室温下反应，得到Ti_0.87O₂纳米薄片；(2)采用典型的浸渍方法制备催化剂悬浮液：在单层Ti_0.87O₂纳米片的胶体悬浮液中加入Pd前驱体，搅拌均匀得到复合悬浮液Pd₁-Ti_0.87O₂；(3)将复合悬浮液冷冻干燥，得到单原子催化剂Pd₁-Ti_0.87O₂。

进一步地，步骤(1)高温煅烧之前的TiO₂、K₂CO₃和Li₂CO₃要研磨一小时以上。

进一步地，步骤(1)高温煅烧温度为900～1100℃，煅烧时间为16～24h。