[发明专利]一种氨基功能化的多孔钯纳米球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米钯的制备方法，尤其涉及一种表面修饰氨基基团的功能化多孔钯纳米球的制备方法。

背景技术

近年来，纳米技术逐步向物理、化学、生物、材料、信息技术、医学、农业、环境、能源与军事等领域渗透扩展，并且在部分领域己经取得了重大进展，一些纳米技术已经投入实际应用。目前，金属纳米颗粒的液相合成法由于操作简便、成本低、产量高、制备的颗粒单分散性好等优点，备受人们的青睐。而在金属纳米颗粒的合成方法中实现粒子尺寸、形貌可控，改善粒子分散性和稳定性，提高产率及纯度已成为具有挑战性的研究课题，不断发展和完善金属纳米粒子的合成方法则显得尤为重要。

多孔钯纳米球具有大的表面积和独特的催化作用，使得其在光学、生物学、催化、传感器、石油化工和医疗等众多领域有广阔的应用前景而得到广泛的关注。因此，制备纳米钯的技术随其在多相催化领域的应用而显得越发重要。

Pd 催化交叉偶联反应，如碘苯与丙烯酸丁酯合成肉桂酸正丁酯的Heck交叉偶联反应，由于有着反应选择性好、催化效率高、反应条件温和及反应原料来源丰富等优点，该类型的反应已经成为有机合成化学和催化化学领域研究的热点，在天然产物、高分子材料、功能材料和液晶材料的合成及医药生产中得到广泛应用。

然而，目前由于Pd 有毒性且在使用过程中易析出极细的Pd 粉， 不仅使催化剂的使用寿命短、实用性差，也使产物的纯化困难和成本代价太大。因此，如何提高催化剂的效率、稳定性和使用寿命成为降低反应成本一个非常关键的因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面氨基功能化的多孔钯纳米球的制备方法，以克服多孔钯纳米球在水溶液中易团聚、沉降的缺陷，提高其分散性及稳定性，满足有关领域应用和发展的要求。

本发明采用如下技术方案：一种氨基功能化多孔钯纳米球的制备方法，其特征在于，将聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）和PdCl₂以一定摩尔比超声混合形成水溶液，调节PH至3-13，制得PAH-Pd^II配合物溶液，然后加入过量的还原剂，在0℃-100℃范围内不断搅拌使PAH-Pd^II配合物与还原剂完全反应，产物分离、洗涤、干燥即得所述的多孔钯纳米球。

更具体地说，本发明的一种氨基功能化多孔钯纳米球的制备方法，包括以下步骤：

1）合成PAH-Pd^II配合物：将聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）水溶液和PdCl₂水溶液以一定摩尔比超声混合，调节PH至3-13，制得澄清PAH-Pd^II配合物溶液；

2）PAH-Pd^II配合物的还原：PAH-Pd^II配合物溶液中加入过量的还原剂，在0℃-100℃范围内不断搅拌，直至PAH-Pd^II配合物与还原剂完全反应，金属Pd^II离子还原后得黑色悬浮物；

3）后处理：黑色悬浮物离心分离、洗涤后，真空干燥，即得所述的多孔钯纳米球。

所述的PdCl₂溶液的浓度优选为0.1～1.0 M。

所述的聚烯丙基胺盐酸盐（以烯丙基胺单体计）与PdCl₂的摩尔比优选为10～40：1。

所述的聚烯丙基胺盐酸盐的分子量为3000～150000，优选15000～150000。例如选择分子量为15000、30000、60000、90000或150000的PAH。

所述的还原剂优选为NaBH₄、水合肼或甲醛等。

本发明方法采用聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）作为络合剂和稳定剂，以水合肼、硼氢化钠或甲醛等为还原剂，采用液相化学还原法制得纳米钯，尺寸均一、形状规整，具有特殊的多孔球状结构。该多孔钯纳米球表面修饰了氨基基团，通过氨基基团之间的静电排斥以及氨基基团自身出色的亲水性，有效的提高了多孔钯纳米球在水溶液中的分散稳定性。