[发明专利]一种PdNi/RGO纳米催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PdNi/RGO纳米催化剂及其制备方法，属于工业催化技术领域。本发明的催化剂包括载体和活性组分，所述载体为RGO，所述活性组分是Pd和Ni，其中，所述催化剂中Pd和Ni的质量分数分别为0.67‑0.91％和1.22‑2.02％。所述催化剂在Heck反应中，碘苯的转化率几乎可达100％，产物产率可达93％，尤其的，本发明制备得到的催化剂具有良好的循环性能，能够在Heck反应中循环6之后产物的产率仍保持在85％以上，碘苯转化率依然高达95％；能够明显的降低Heck反应的温度，使其反应温度从100～120℃下降至80℃，能够明显节约热能。

技术领域

本发明涉及一种PdNi/RGO纳米催化剂及其制备方法，属于工业催化技术领域。

背景技术

Heck反应是有机卤化物与烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的偶联反应，是过渡金属催化最重要也是应用最有前景的碳碳键形成的反应之一，在有机中间体、有机功能材料、药物、天然产物等的合成中被广泛应用。

负载型催化剂是一种通过将活性金属分子捕获或者负载到载体(如：二氧化硅、氧化铝、蒙脱土、二氧化钛等)的表面或者孔道里面制备的催化剂，该类型催化剂不但具有可以方便分离和回收性质的催化体系，而且该催化剂应具有高的催化活性和选择性，广泛被应用于氧化反应、还原反应、偶联反应(Heck反应、Suzuki反应等)、催化加氢等反应中。近几十年来，负载型纳米催化剂已得到广泛应用，关于金属和载体间的相互作用的研究报道日益增多。众所周知，金属和载体间特殊的相互作用会影响催化剂的表面性能，进而影响它的催化活性。比如，在Al₂O₃载体担载金属钴的过程中钴离子会迁移到Al₂O₃的晶格中形成CoAl₂O₄化合物；又如，铁的氧化物和过渡金属氧化物或其碳酸盐发生固-固作用形成相应的铁氧体氧化物CoFe₂O₄。

钯是一种常见的用于Heck反应中的催化剂，但是其纳米微粒由于具有较高的表面能，使得其容易发生团聚，会严重影响其催化活性。现有技术中，有研究通过将钯等复合贵金属纳米微粒负载在C@Fe₃O₄载体上，能够有效地阻止其团聚，而且负载后的催化剂结构更加紧密，能够实现催化剂更有效的分离回收，从而提高催化剂的利用率。但是目前情况下，钯作为一种贵金属，价格昂贵，会大大的增加生产的成本，此外，在Heck反应中，常常会遇到催化剂容易失活、回收利用率不高、破坏环境等问题，且后处理也比较麻烦，因此需要提供一种新的负载型催化剂，用非贵金属替代部分钯，从而达到既降低成本、又能解决催化剂失活等问题。

石墨烯基杂化材料由于能够有效地增强材料的功能性，为催化、磁性、光电材料的开发提供了新的途径，成为材料科学研究的热点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种在Heck反应中有效且易回收的具有优异催化性能的PdNi/RGO纳米催化剂及其制备方法。

首先，本发明提供了一种PdNi/RGO纳米催化剂，所述催化剂包括载体和活性组分，所述载体为RGO，所述活性组分是Pd和Ni，其中，所述催化剂中Pd和Ni的质量分数分别为0.67-0.91％和1.22-2.02％。

在本发明的一种实施方式中，所述活性组分Pd和Ni的平均粒径分别为5～7纳米和4～7纳米。

在本发明的一种实施方式中，优选的，催化剂中Pd和Ni的质量分数分别为0.67％和1.22％。

其次，本发明还提供了上述催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)通过Hummurs法制备载体及其预处理：通过Hummurs法将石墨氧化成氧化石墨，分离，酸洗，水洗；取定量氧化石墨在水中超声分散成氧化石墨悬浊液，8000～12000rpm离心分离多次，直至下层无沉淀，即可制得分散均匀的氧化石墨烯悬浊液；