[发明专利]一种聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于有机反应非均相催化的聚乙烯吡咯烷酮改性蒙脱土负载钯催化材料的制备方法，属于化学催化剂制备工艺技术领域。本发明包括以下步骤：（1）配制聚乙烯吡咯烷酮的醋酸溶液；（2）制备氯钯酸钠溶液；（3）通过溶液插层制备蒙脱土/聚乙烯吡咯烷酮插层复合混合体系；（4）制备聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化剂。本发明的一种聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化材料的制备方法既保留了蒙脱土基体优异耐溶剂性能、较高热稳定性和较强的分子吸附性能，又兼具聚乙烯吡咯烷酮高分子对钯纳米颗粒活性组分的良好络合能力与尺寸稳定效果，催化材料在有机催化反应中表现出优异的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种用于有机反应非均相催化的聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化材料的制备方法，属于催化剂材料制备工艺技术领域。

背景技术

过渡金属钯催化有机偶联反应在有机合成领域有广泛的应用，其催化过程主要有均相催化和非均相催化。非均相催化得益于，催化剂易于产物分离、过渡金属在产物中残留少、催化剂可重复利用等优点越来越受到工业届的重视。非均相催化材料的制备方法的一般过程，是将过渡金属活性组分负载到合适的惰性固体材料上得以实现。蒙脱土由于价廉易得，具有良好的稳定性和吸附性等优点，是制备过渡金属催化材料的重要载体材料之一，但是不经改性的蒙脱土基体缺少极性基团，具有亲水疏油的特点，其与有机分子的亲和性较低，与过渡金属的络合强度也不甚理想。直接以蒙脱土为载体负载过渡金属时，由于蒙脱土与过渡金属之间的相互作用较弱，导致在有机反应过程中过渡金属流失较快，只能循环使用2-3次，重复性不佳（ Dutta,D.;Dutta,D.K.Appl.Catal.A:Gen.2014,487,158-1640）。

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是由N-乙烯基吡咯烷酮均聚而成的高分子化合物，聚乙烯吡咯烷酮分子主链及侧基吡咯烷酮环上的亚甲基是非极性基团，具有亲油性，侧基吡咯烷酮环上的内酰胺是强极性基团，具有亲水和极性基团作用。它本身既可作为过渡金属纳米粒子的稳定剂，也可直接用于过渡金属催化剂的载体，但是聚乙烯吡咯烷酮具有热稳定性不高、耐溶剂性能和机械强度稳定性不足等缺点，长时间较高温度的有机溶剂中易老化降解，过渡金属流失严重，导致聚乙烯吡咯烷酮直接负载过渡金属制成的非均相催化材料在应用时，其循环利用次数不高（只有3次）（Guo, L. P.; Li, C.P.; Meng, Q. R.; Liang,H. O.; Sun, W. Y.; Li, H.Q., Liu H. Appl. Surf. Sci. 2013, 283, 107-114）。

有机-无机复合改性是提高材料综合性能的重要手段。在一定条件下，通过分子扩散，聚乙烯吡咯烷酮伸直链分子以层状形式可实现在蒙脱土的硅酸盐晶体层间的多层插入，以此复合材料为载体负载钯，可制备出综合性能优异的聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化材料。

有基于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化材料的制备方法，以蒙脱土为基体，聚乙烯吡咯烷酮充当插层改性剂和过渡金属络合剂，把聚乙烯吡咯烷酮和蒙脱土作为过渡金属催化剂载体的优点紧密结合起来，通过两者的插层复合改性，再原位络合过渡金属钯离子，制成新型聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化材料；制得的催化材料，既保留了蒙脱土基体优异耐溶剂性能、较高热稳定性和较强的分子吸附性能等优点，又兼具聚乙烯吡咯烷酮高分子对过渡金属的良好络合能力、对过渡金属纳米粒子有较强稳定性作用的特点，在有机催化反应中表现出优异的综合性能。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

1、一种聚乙烯吡咯烷酮插层改性蒙脱土负载钯催化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在室温搅拌状态下，将聚乙烯吡咯烷酮溶于重量百分比为1-2wt%稀醋酸溶液中，制备聚乙烯吡咯烷酮稀醋酸溶液，备用；

（2）在室温搅拌状态下，将氯化钯溶于质量分数为2%氯化钠水溶液中，制备氯钯酸钠水溶液，备用；