[发明专利]两亲核壳结构纳米催化剂与集成催化剂及两者的制备和应用

说明书

本发明提供了一种两亲核壳结构纳米催化剂，其包括核体和包裹于所述核体外的壳层，且所述核体包括疏水的有机二氧化硅，并于所述疏水的有机二氧化硅上负载有钯，所述壳层包括亲水性聚多巴胺。同时，本发明也涉及该两亲核壳结构纳米催化剂的制备与应用，以及集成有该两亲核壳结构纳米催化剂的集成催化剂和其制备及应用。本发明所述的两亲核壳结构纳米催化剂，亲水性聚多巴胺能够使催化剂较好地分散在水中，疏水的有机二氧化硅可从水中吸附有机反应物，可增强催化性能，从而能够提升Suzuki交叉偶联反应的效率。

技术领域

本发明涉及纳米催化剂技术领域，特别涉及一种两亲核壳结构纳米催化剂，本发明还涉及该两亲核壳结构纳米催化剂的制备方法，以及集成有该两亲核壳结构纳米催化剂的集成催化剂，和该集成催化剂的制备方法，同时，本发明也涉及上述两亲核壳结构纳米催化剂与集成催化剂的应用。

背景技术

随着人们环境保护意识的提高，水相反应以其低毒性、不易燃性、不易挥发性和良好的生物相容性等优点，已被应用于不对称合成及生物传感器等诸多领域。其中，一些水相催化反应，例如Suzuki交叉偶联反应通常应用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯衍生物，以应用于天然产物和有机材料的合成中。但是，因为传质问题和催化剂分散性问题，导致反应效率很低，通常需要一些助溶剂等来加速水相反应，但是额外添加对后期分离造成了困难。

此外，有机磷农药作为目前广泛使用的农药，其在使用过程中通常会导致不同程度的残留，而残留的农药会对动物和人类造成很大的伤害。有机磷农药会一直动物和人类中枢神经系统的乙酰胆碱酯酶，从而导致动物或人类中毒甚至死亡。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种两亲核壳结构纳米催化剂，以能够提升Suzuki交叉偶联反应效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种两亲核壳结构纳米催化剂，包括核体和包裹于所述核体外的壳层，且所述核体包括疏水的有机二氧化硅，并于所述疏水的有机二氧化硅上负载有钯，所述壳层包括亲水性聚多巴胺。

进一步的，所述疏水的有机二氧化硅为采用双连续微乳液法合成的介孔二氧化硅。

相对于现有技术，本发明的两亲核壳结构纳米催化剂具有以下优势：

本发明所述的两亲核壳结构纳米催化剂，通过对亲水性/疏水性微环境的调控，亲水性的聚多巴胺壳能够使得催化剂很好地分散在水中，而疏水性有机二氧化硅硅核则可将吸收性有机反应物从水中吸收到活性中心，由此能够增强催化剂的催化性能，以可提升Suzuki交叉偶联反应的效率。

同时，本发明也提出有以上两亲核壳结构纳米催化剂的制备方法，且该制备方法包括以下步骤：

s1、合成疏水的有机二氧化硅；

s2、将钯负载在所述有机二氧化硅上；

s3、包裹聚多巴胺，得到两亲核壳结构纳米催化剂。

进一步的，步骤s1中的有机二氧化硅的合成步骤包括：

a1、将十六烷基三甲基溴化铵、正丁醇和环己烷添加到尿素水溶液中得到混合物；

a2、将所述混合物进行超声分散处理得到混合溶液；

a3、将正硅酸乙酯和1，2-双(三乙氧基硅基)乙烷混合均匀后，滴加至所述混合溶液中，并进行搅拌得到混合物；

a4、将所述混合物在70℃下进行反应得到反应液，再将所述反应液冷却至室温，离心分离后洗涤得到白色沉淀物；

a5、将所述白色沉淀物分散于丙酮中，使用索氏提取器，在80℃下冷凝回流后去除模板得到提取液；

a6、将所述提取液冷却至室温，离心分离后洗涤得到沉淀物，干燥所述沉淀物，得到疏水的有机二氧化硅。