[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

摘要

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。

主权项

1.一种磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂，其特征在于：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，所述钯盐中钯纳米粒子的负载量为催化剂总质量的5.0~10.0%，粒径为5~15nm；所述磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂是由以下制备方法获得：（1）将氧化石墨烯加入到氨基化合物的N, N‑二甲酰胺溶液中并进行超声处理60~100 min，所得溶液在80~90℃下搅拌反应120~180min，降至室温后离心分离，固体用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；所述氨基化合物的N, N‑二甲酰胺溶液的质量分数为10~20%，所述氧化石墨烯与氨基化合物的质量比为1:(20~50)；（2）将步骤（1）所得的胺化氧化石墨烯加入2‑二苯基膦苯甲醛的乙醇溶液中，超声处理120~180 min，所得溶液在75~85℃下搅拌反应300~360min，降至室温后离心分离，固体用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；所述2‑二苯基膦苯甲醛的乙醇溶液的质量分数为5~10%，所述胺化氧化石墨烯与2‑二苯基膦苯甲醛的质量比为1:(20~50)；（3）将步骤（2）所得的氧化石墨烯负载膦希夫碱分散于乙醇中，超声处理30~60min，磁力搅拌下加入氯化钯，室温下继续搅拌600~700min，离心分离、固体用去离子水洗，室温真空干燥，得到氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂；所述氧化石墨烯负载膦希夫碱与乙醇的混合比例为2 mg/mL；所述氧化石墨烯负载膦希夫碱与氯化钯的质量比为(10~20):1；（4）将步骤（3）所得的氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂和Fe3O4加入到去离子水中，超声处理60~120min，磁分离得到磁性氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂；所述氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂与去离子水的混合比例为4 mg/mL；所述氧化石墨烯负载膦希夫碱钯催化剂与Fe3O4的质量比为(5~10):1；步骤（1）所述氨基化合物为赖氨酸、精氨酸、多巴胺中的任意一种；步骤（1）~（4）所述超声处理采用的是功率为300W的超声处理器；步骤（1）所述氧化石墨烯的制备方法为：取石墨粉和硝酸钠，加入浓硫酸搅拌均匀，然后放入冰浴中，边搅拌边加入高锰酸钾，保持温度在20℃以下，然后升温至35℃并保温1~2h，加入去离子水，其中加入的去离子水与浓硫酸的体积比为2:1，并将温度升至85~95℃，保温15 min，再加入10mL30%的双氧水和与浓硫酸体积比为6:1的去离子水，所得产物经过离心、稀盐酸洗涤、烘干、研磨，最后得到氧化石墨烯；所述石墨粉与硝酸钠的质量比为2:1，浓硫酸与石墨粉的混合比例为23mL/mg，高锰酸钾与石墨粉的质量比为3:1；步骤（4）所述Fe3O4的制备方法为：将FeCl3· H2O溶于乙二醇溶液中，然后在溶液中加入聚乙二醇和乙酸钠，搅拌30 min后将反应混合物封装到内衬聚四氟乙烯的反应釜中，180℃反应8h，离心、干燥，最后产物用乙醇洗涤3~4次，得到Fe3O4粒子；所述FeCl3· H2O与乙二醇的混合比例为30mg/mL，FeCl3· H2O与聚乙二醇的质量比为1:3，FeCl3· H2O与乙酸钠的质量比为1:2。