[发明专利]一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法，包括以下步骤：（一）、制备具有疏水基团和还原基团的纳米硅球；（二）、将纳米硅球和钯盐进行反应得到疏水型纳米硅球负载钯基催化剂。本发明的制备方法中，将还原剂通过Si‑C键固定在载体表面，溶液中Pd离子只有在载体表面才能被还原成Pd原子，生成的Pd原子由于具有较高的表面能，因此很容易在载体表面聚集形成负载型纳米钯颗粒，克服了普通化学还原法难以在载体疏水性表面进行的难题并且，制备过程并不氢气还原通常采用的高温过程，载体表面的有机基团可以得到很好的保留，与现有技术中的后嫁接方法相比，本发明可以方便的调节有机基团的加入量，从而有效的控制催化剂表面的疏水性质。

技术领域

本发明涉及金属催化剂技术领域，具体涉及一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法。

背景技术

疏水型负载金属催化剂在催化在涉及水的有机反应中往往会取得比亲水型催化剂更好的反应效果。对于反应物为非极性或弱极性底物而产物为极性产物的有机反应如烷烃氧化到醇、酮的反应等，由于疏水型表面更有利于非极性底物的吸附和极性产物的脱附因此可以有效提高该类型反应的转化率和选择性。因此疏水型金属负载催化剂的制备受到了人们的广泛关注。利用负载金属催化剂的常规制备方法以疏水型载体制备疏水型负载金属催化剂往往存在一定问题。对于高温氢气还原法，由于疏水性有机基团往往不耐高温因此很容易破坏催化剂的疏水性；对于化学还原法如硼氢化物的还原，由于载体表面的疏水型，因此极性金属离子很难接近金属表面。因此还原往往发生在远离金属表面的位置，生成的金属颗粒很难牢固负载在载体表面。一种可行的方法是首先制备负载金属催化剂，随后通过后嫁接的方法对其进行疏水化处理。文献中有报道通过浸渍-氢气还原的方法制备Ru/SiO₂催化剂，随后在甲苯中和三甲基氯硅烷回流对其进行疏水处理，得到接触角达到137^o的Ru/SiO₂催化剂。然而该方法难以精确控制催化剂所能达到的疏水程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法，通过正硅酸甲酯和硅烷偶联剂共聚的方法制备具有疏水基团和还原基团的纳米硅球，可以调节有机基团的加入量，进而有效地控制催化剂表面的疏水性质。

本发明实现上述技术目的采用的技术方案是：一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（一）、制备具有疏水基团和还原基团的纳米硅球；

（二）、将纳米硅球和钯盐进行反应得到疏水型纳米硅球负载钯基催化剂。

作为本发明一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法的进一步优化：步骤（一）中制备的纳米硅球中，疏水基团为含有1-12个碳原子的烷烃或芳烃，质量含量为0.1-25wt%；还原基团为含有2-6个碳原子的烯烃，含量为0.1-10wt%。

作为本发明一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法的进一步优化：所述步骤（一）中纳米硅球的具体制备方法为：将表面活性剂和有机相混配成溶液A，向溶液A中加入氨水形成微乳液，在微乳液中滴加正硅酸甲酯、含有机基团硅烷偶联剂A以及含还原基团硅烷偶联剂B的混合溶液，搅拌4-48h，得到溶液B，接着向溶液B中加入乙醇破乳、离心，所得固体加入乙醇回流洗涤，离心重复洗涤3-5次，20-60℃真空干燥得到纳米硅球粉末。

作为本发明一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法的进一步优化：所述溶液B中各组分物质的量之比为：正硅酸甲酯：表面活性剂：有机相：H₂O：NH₃H₂O：硅烷偶联剂A：硅烷偶联剂B=1:1:（5-20）:（10-20）:1:(0.01-0.4):(0.05-0.2)。

作为本发明一种疏水型纳米硅球负载钯基催化剂的制备方法的进一步优化：所述溶液A中还加入有助表面活性剂，助表面活性剂为正丁醇。