[发明专利]一种纳米Pd磁性催化剂、制备及用于液相催化反应

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性核载体表面组装纳米Pd催化活性组分颗粒的磁性催化剂制备方法及其用于液相催化反应，属于纳米磁性催化剂技术领域。

背景技术

在催化剂作用下，溴苯和丙烯酸丁酯可以形成C-C偶联有机物，在染料、医药、农药、精细化学品的合成等方面有广泛的应用。这类C-C偶联反应的传统催化剂大多是以贵金属Pd为主要活性组分的均相催化剂，但由于均相催化剂在分离和回收方面比较困难，将Pd催化活性组分负载到各种常用催化剂载体上，制备的负载型Pd基催化剂在反应后通过过滤可以实现催化剂与反应物的分离，取得了一些很好的进展（刘鸿飞，贾志刚，季生福.负载型Heck反应催化剂的研究进展.催化学报，2012,33(5):757-767）。但对于纳米尺度的催化剂，过滤操作的工艺比较复杂。

以超顺磁性Fe₃O₄为核，负载催化活性组分制备的磁性催化剂，在液相催化反应完成后，可以采用外磁场很容易地对催化剂和反应物进行分离，回收催化剂比较简单。我们以超顺磁性Fe₃O₄为核制备的Cu/Fe₃O₄@SiO₂磁性催化剂，在低浓度甲醛催化转化制氢的反应过程中，催化剂采用外磁场进行回收、重复循环使用8次仍然具有很好的性能（Junhong Ji,Penghui Zeng,Shengfu Ji,Wei Yang,Hongfei Liu,Yingyi Li.Catalytic activity of core–shell structured Cu/Fe₃O₄@SiO₂microsphere catalysts.Catalysis Today,2010,158:305-309）；制备的TiO₂/SiO₂@Fe₃O₄磁性光催化剂，可以有效降解废水中的有机染料污染物（Hongfei Liu,Zhigang Jia,Shengfu Ji,Yuanyuan Zheng,Ming Li,Hao Yang.Synthesis of TiO₂/SiO₂@Fe₃O₄magnetic microspheres and their properties of photocatalytic degradation dyestuff.Catalysis Today,2011,175:293-298），在对有机染料罗丹明B的光催化降解中，催化剂用外磁场回收、重复循环使用8次仍然具有很好的降解性能。

如果将Pd活性组分负载在超顺磁性Fe₃O₄核的表面，制备出具有磁性的催化剂，就可以利用外磁场容易地分离、回收、重复循环使用催化剂，从而大大提高催化剂的利用效率。基于这个思路，本发明首先制备了具有超顺磁性的Fe₃O₄核，然后在Fe₃O₄核表面裹覆SiO₂壳层，制备出磁性SiO₂@Fe₃O₄纳米球，最后在磁性SiO₂@Fe₃O₄纳米球表面组装了纳米Pd催化活性组分，制备出一系列新型的磁性Pd/SiO₂@Fe₃O₄催化剂。

本发明方法制备的新型磁性Pd/SiO₂@Fe₃O₄催化剂，不仅具有很好的液相催化反应性能，而且反应后利用外磁场很容易实现催化剂与反应物的分离，催化剂的回收和重复循环使用等操作也比较简单，因此具有重要的工业应用价值。

发明内容