[发明专利]一种磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂及其制备方法和应用，催化剂载体为改进的Hummers法制备的氧化石墨烯，配体为膦希夫碱，活性组分为钯盐，所述钯粒子的负载量为催化剂总质量的5.0~10.0%，粒径为5~15nm。本发明制备的催化剂具有高稳定性，能够防止贵金属钯的聚集和流失；同时，该催化剂具有较高的催化活性，可以高效地促进Heck偶联反应的进程；更为重要的是，由于有较好的磁响应，催化剂可以在外加磁场作用下，通过简单的磁分离实现快速回收套用，实用性强。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂的制备方法和应用，属于催化技术领域。

背景技术

希夫碱又名亚胺(-RC=N-)，是一类重要的含氮有机化合物，其合成相对比较容易，同时又能够灵活选择底物的取代基，可以开拓出结构多变，性能各异的希夫碱。希夫碱结构上的N具有孤对电子，可以与多种金属离子形成配合物，因此希夫碱类化合物在配位化学上的地位十分重要。尽管单核、双核以及多核希夫碱与金属离子形成的配合物被广泛应用于医药、材料及催化等领域。但传统的小分子希夫碱存在回收困难，难以重复使用等缺点。为了解决这些局限，负载型希夫碱金属络合物陆续被开发，然而，大多数固载型希夫碱催化剂催化活性和重复使用性能较差，在很大程度上限制其应用。

氧化石墨烯是石墨烯材料的一种重要的衍生物，它的结构与石墨烯大体相同，只是在二维基面上连有一些含氧官能团，如羟基、环氧基、羰基、羧基等，使其可在水中较好的分散，表现出良好的亲水性，这使得氧化石墨烯在生物医学、光电器件和复合材料等领域有着诱人的应用前景。近年来，氧化石墨烯更是作为一种很有研究和发展前途的催化剂载体材料，受到人们的极大关注。氧化石墨烯作为载体负载吡啶希夫碱钯催化剂已有报道（CN103447092），该新型的固载性希夫碱催化剂虽然能高效催化Suzuki反应，然而催化剂只能通过离心方式回收利用，实用性差，循环效率低。更为重要的是，吡啶希夫碱与金属钯的配位效果有明显的提升空间。这些问题限制了这类催化剂的应用，因此开发高活性、高稳定性以及易于回收套用的新型氧化石墨烯负载希夫碱钯催化剂具有重要的实际应用价值。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供了一种磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂及其制备方法和应用，制备得到的催化剂对卤代苯和苯乙烯的Heck偶联反应显示出高的催化活性，较低的钯溶出性，且催化剂可以通过简单的磁分离实现快速回收套用，实用性强。

技术方案：本发明提供的一种磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂，其载体是氧化石墨烯，配体是膦希夫碱，负载活性组分是钯盐，所述钯盐中钯（Pd）纳米粒子的负载量为催化剂总质量的5.0~10.0%，粒径为5~15 nm。

本发明提供的一种磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂的制备方法，其包括如下制备步骤：

（1）将氧化石墨烯(GO)粉末加入到含有氨基化合物的N, N-二甲酰胺(DMF)中并进行超声处理60~100 min，所得溶液在80~90℃下搅拌反应120~180min，离心分离，去离子水和乙醇依次洗涤，真空室温干燥10~12h，得到胺化氧化石墨烯(GO-NH₂)；所述氨基化合物的DMF溶液的质量分数为10%~20%；所述GO与氨基化合物的质量比为1:20~1:50；

（2）将步骤（1）所得的GO-NH₂中加入2-二苯基膦苯甲醛的乙醇溶液中，超声处理120~180min，所得溶液在75~85℃下搅拌反应300~360min，离心分离，去离子水和乙醇依次洗涤，真空室温干燥10~12h，得到氧化石墨烯负载膦希夫碱(GO-P-Schiffbase)；所述2-二苯基膦苯甲醛的乙醇溶液的质量分数为5%~10%；所述GO-NH₂与2-二苯基膦苯甲醛的质量比为1:20~1:50；