[发明专利]钯负载磁性UiO-66三元复合催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米复合材料催化技术领域，具体为钯负载磁性UiO‑66三元复合催化材料及其制备方法和应用。首先采用镶嵌法、叠层法、混合法中的任意一种制备磁性UiO‑66二元复合催化材料，再进行钯负载，获得钯负载磁性UiO‑66三元复合催化材料。该催化材料对铃木‑宫浦(Suzuki‑Miyaura)偶联反应有优良的催化性能。本发明合成方法简单、反应条件温和、操作简易，并且不仅对Suzuki‑Miyaura偶联反应有高的催化产率，而且易于回收重复利用。

技术领域

本发明属于纳米复合材料催化领域，特别涉及一种三元复合金属有机骨架催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

在有机化学基础反应中，C-C键的生成是一种非常有力且实用的合成手段，所生成的偶联产物被广泛应用于学术研究和工业生产的领域，因此在有机转化的许多领域都受到了广泛关注。Suzuki-Miyaura偶联反应因其具有较高的原子经济性和效率，成为C-C键形成的一个重要反应。经研究表明，Pd是催化Suzuki反应的一种效率极好的催化剂，并且对反应的大多数底物能够很好的进行催化。但是由于其价格昂贵且不利于回收利用，极大地限制了其应用。含Pd的配位聚合物催化剂在催化Suzuki反应的过程中呈现出良好的结果(Farrag M.In situ preparation of palladium nanoclusters in cerium metal-organic frameworks Ce-MOF-808,Ce-UiO-66and Ce-BTC as nanoreactors for roomtemperature Suzuki cross-coupling reaction.Microporous and MesoporousMaterials,2020,312,110783)。但是，由于其繁琐的制备过程和催化剂分离方面的问题，这些Pd催化剂的应用不能达到最高利用率。

作为经典的MOFs材料，UiO-66具有高的比表面积、热稳定性和多孔性，且具有一些不饱和的配位金属位点，可作为很好的路易斯酸位点。因此，UiO-66成为催化研究的热门材料。

而为了更好的催化Suzuki-Miyaura偶联反应，将Pd负载于UiO-66中成为一种可行的方法。因为Pd纳米粒子微小的尺寸与UiO-66的孔道匹配性差，所以常规方法难以达到较好的符合效果。(崔晓骏.Pd@MOFs复合材料的制备及其催化铃木反应的尺寸效应研究[D].辽宁:辽宁大学,2016.)采用微波法虽然能够将Pd负载在UiO-66中，但是负载量小且不利于大规模生产。(董文欢.负载Pd催化剂的制备及其在偶联反应和硝基还原反应中的应用[D].河北:河北农业大学,2017.)而将Pd与UiO-66相结合所制备的Pd负载UiO-66在催化Suzuki反应时，尽管催化效果良好，但是Pd负载UiO-66中的Pd粒子在一次使用之后即溶解于反应液中无法回收。

发明内容

为了解决Pd纳米粒子微小的尺寸与UiO-66的孔道匹配性差的问题，提供一种钯负载磁性UiO-66三元复合催化材料及其制备方法和应用，本发明将Pd与磁性纳米金属和UiO-66复合得到三元复合材料催化剂，制备方法简易，且复合催化剂结构稳定。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：

一种钯负载磁性UiO-66三元复合催化材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)磁性UiO-66的制备

采用镶嵌法、叠层法、混合法中的任意一种制备磁性UiO-66二元复合催化材料。

作为优选，采用镶嵌法制备，具体的，称取一定比例的磁性材料、对苯二甲酸、锆类化合物并将其加入装有适量N,N二甲基甲酰胺(DMF)的烧杯中，搅拌0.5～1h后，将混合溶液转移入反应釜中。将反应釜放入烘箱加热一定时间，待反应釜冷却至室温，将釜中的混合物离心干燥得到磁性UiO-66二元复合材料；