[发明专利]一种双金属磁性催化剂、制备及用于Heck反应

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于Heck反应的具有双金属催化活性组分的磁性催化剂制备方法，属于磁性催化剂技术领域。

背景技术

Heck反应是指在催化剂作用下，卤代芳烃、苯甲酰氯或芳基重氮盐等与乙烯基化合物的C-C偶联反应，在染料、医药、农药、精细化学品的合成等方面有广泛的应用。传统的Heck反应催化剂大多是以贵金属Pd为主要活性组分的均相催化剂，由于均相催化剂在分离和回收方面都比较困难，将Pd催化活性组分负载到各种常用催化剂载体上，制备成Pd基负载型Heck反应催化剂有利于催化剂的分离和回收。但Pd比较昂贵，近年来采用廉价金属代替贵金属Pd的负载型Heck反应催化剂的研究也取得了很好的进展（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）。

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@Fe₃O₄ magnetic 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。

如果将贵金属Pd活性组分和廉价金属活性组分同时负载在超顺磁性Fe₃O₄核的表面，制备出具有磁性的多组分Heck反应催化剂，一方面可以减少催化剂的贵金属Pd用量，大大降低催化剂的成本；另一方面可以利用外磁场容易地分离、回收、重复循环使用催化剂，从而提高Heck反应催化剂的利用效率。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核表面裹覆了一层碳壳层，制备出一种具有碳壳层磁性C@Fe₃O₄纳米球，最后在磁性C@Fe₃O₄纳米球表面组装了贵金属Pd和廉价金属Ni（或Cu、Co、Fe、Mn、Zn）等双金属催化活性组分，制备出一系列新型的磁性M-Pd/C@Fe₃O₄（M=Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Zn）双金属催化剂。

本发明方法制备的新型磁性M-Pd/C@Fe₃O₄（M=Ni、Cu、Co、Fe、Mn、Zn）双金属催化剂，可以大大减少贵金属Pd的用量，同时具有很好的Heck反应催化性能，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