[发明专利]一种磁性水滑石负载纳米钯催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法。

背景技术

Suzuki偶联反应广泛应用于合成联苯类化合物，它是光电显示材料的主要原料，在生物医药、天然合成产物、工程材料等领域方面也有广泛的应用。应用于Suzuki偶联反应的均相催化剂具有分散性好、选择性好、催化效率高等优点，但是还存在制备过程复杂、原料昂贵、催化剂的分离和回收困难等不足。非均相催化剂分为非均相有配体的催化剂和非均相无配体催化剂，但是有配体催化剂的配体存在制备过程复杂，并且配体易脱落容易污染产品的问题，非均相无配体催化剂具有制备过程简单，不污染环境的优点，但均相催化剂和非均相催化剂的分离和回收都是通过过滤实现的，因此存在着催化剂回收不彻底，污染产品的问题。

发明内容

本发明是要解决解决现有的均相催化剂和非均相催化剂不易分离的问题，而提供一种磁性水滑石负载纳米钯催化剂的制备方法。

本发明一种磁性水滑石负载纳米钯催化剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、磁性基质Fe₃O₄的制备：按照二价铁与三价铁的摩尔比为1∶(2～4)的比例称取七水硫酸亚铁和六水氯化铁，溶解在蒸馏水中，得到混合溶液A；然后在氮气保护下，加热到45～55℃，边搅拌边滴加质量百分含量为25％～28％的氨水至混合溶液pH大于等于10，滴加速度为5～10s/滴；然后加热到70～90℃，保温反应25～35min后冷却至室温；再进行磁分离，收集固相物，然后用蒸馏水洗涤固相物至中性，再用乙醇洗涤三次，然后在50℃下减压干燥5h，研磨即得顺磁性纳米Fe₃O₄；其中七水硫酸亚铁与蒸馏水的质量体积比为2.78g∶300mL；

二、磁性水滑石的制备：a、按照镁元素与铝元素摩尔比为3∶1的比例称取六水氯化镁和六水氯化铝，配制得到溶液B，其中溶液B中Mg²⁺浓度为1mol/L；b、按照摩尔比为10∶3的比例称取Na₂CO₃与NaOH，配制得到溶液C，其中溶液C中Na₂CO₃的浓度为1mol/L；c、按Fe²⁺和溶液C中Mg²⁺摩尔比为(13～17)∶1的比例称取顺磁性纳米Fe₃O₄，加入蒸馏水，搅拌5min，搅拌速度为300r/min，在温度为65℃的条件下，滴加溶液B和溶液C，得到pH值为12～13的混合溶液D；d、将混合溶液D在65℃的条件下搅拌30min，保温陈化16～19h，然后过滤，收取固相物，再水洗固相物至中性，然后于80℃下干燥12h，即得到磁性水滑石；其中顺磁性纳米Fe₃O₄与蒸馏水质量体积比为1g∶100mL；

三、磁性水滑石负载纳米钯催化剂的制备：e、称取氯化钠和氯化钯，配制浓度为0.005～0.015mol/L的氯钯酸钠溶液；f、向步骤二得到的磁性水滑石中加入蒸馏水，在60℃的条件下，边搅拌边将氯钯酸钠溶液滴加到容器中，滴加速度为5～10s/滴，再搅拌14～17h，然后在外加磁场的条件下进行分离，得到沉淀物；g、洗涤沉淀物，然后向沉淀物中加入还原剂，得到还原后的沉淀物；h、洗涤还原后的沉淀物，然后在60℃真空下干燥，得到磁性水滑石负载纳米钯催化剂，即完成磁性水滑石负载纳米钯催化剂的制备；其中磁性水滑石中与蒸馏水的质量体积比为1g∶3mL，氯化钠和氯化钯的摩尔比为2∶1，氯化钯与磁性水滑石的摩尔质量比为3×10^-4mol∶1g，磁性水滑石与还原剂的质量体积比为1g∶5mL。

本发明制备磁性水滑石负载纳米钯催化剂，通过沉淀剂与水滑石包覆磁性基质制备磁性载体，然后通过滴加吸附的负载方法将过渡金属钯负载到磁性载体上制备磁性催化剂，该催化剂催化Suzuki反应时，在较温和的条件下对多种芳烃溴化物均有较高的催化活性，催化溴苯和对溴苯乙酮时，产物收率仍在98％以上。本发明的催化剂回收后，循环使用三次后催化活性无明显降低，产物收率仍在90％以上。利用本发明方法制备的催化剂能被外加磁场磁化，当撤去外加磁场是磁性消失，因此本发明的磁性水滑石负载纳米钯催化剂能够在外加磁场时实现与反应体系的分离，相对于其他催化剂的分离方法，具有简单省时的优点，具有工业化应用的前景。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种磁性水滑石负载纳米钯催化剂的制备方法，按以下步骤进行：