一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd，还涉及该磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的制备方法。所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的粒径为100～500nm，核心为均匀掺杂的Fe3O4@Te纳米颗粒，在所述Fe3O4@Te纳米颗粒的表面包覆有Pd层，所述Pd层的平均厚度为10～50nm。本发明专利技术利用碲盐、四氧化三铁纳米粒子、钯盐为反应原料制备了不含有机配体的新型均相钯催化剂，即纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd，其具有优异的稳定性与高效催化活性，易于分离以进一步回收重复利用。所述制备方法的整体工艺操作简单、条件温和且易控制、合成周期较短；在制备方法的各步骤里，没有引入额外的还原剂、稳定剂，节约了生产成本。因此，本发明专利技术的磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd及其制备方法在化工合成催化领域具有很大的应用潜力。

A magnetic core shell nano catalyst Fe3O4@Te@Pd and its preparation method

The invention provides a nanometer catalyst Fe3O4@Te@Pd for the magnetic core shell structure, and the preparation method of the nano catalyst Fe3O4@Te@Pd of the magnetic core shell structure. The particle size of the nano catalyst Fe3O4@Te@Pd is 100 ~ 500nm, and the core is uniformly doped Fe3O4@Te nanoparticles. The Pd layer is coated on the surface of the Fe3O4@Te nanoparticles, and the average thickness of the Pd layer is 10 to 50nm. Using tellurium salt, iron oxide nanoparticles and palladium salt as raw materials, a new homogeneous palladium catalyst with no organic ligands is prepared, that is, nano catalyst Fe3O4@Te@Pd, which has excellent stability and high catalytic activity, and is easy to separate in order to further recycle the reuse. The preparation method has the advantages of simple process operation, mild condition, easy control and short synthesis period, and no additional reducing agent and stabilizer are introduced in each step of the preparation method, and the production cost is saved. Therefore, the magnetic core shell nano catalyst Fe3O4@Te@Pd and its preparation method have great potential for application in the field of chemical synthesis catalysis.

【技术实现步骤摘要】
一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd及其制备方法
本专利技术涉及一种纳米催化剂，尤其涉及一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd，还涉及该磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的制备方法。
技术介绍
核壳结构纳米复合材料结合了纳米材料和核壳结构材料的优点，以其高比表面积、独特的结构与优异的性能，在光学、医药、生物、环境、化工等领域得到了广泛的应用。特别是，磁性核壳结构纳米材料因其还具有易于分离、利于重复利用的优异特性，从而成为近年来国内外研究的热点与重点之一。现有技术中，例如，赵东元等人先在四氧化三铁表面包覆一层致密的二氧化硅，再负载Au纳米粒子，最后包覆一层介孔二氧化硅，以制备磁性纳米催化剂，其在4-硝基苯酚的催化还原反应中具有良好的催化性能(DongyuanZhaoetal.MultifunctionalMesoporousCompositeMicrospheresWithWell-DesignedNanostructure:AHighlyIntegratedCatalystSystem,J.Am.Chem.Soc.2010,132,8466-8473.)。又如，CN106345530A披露了一种磁性核壳纳米催化剂，应用于5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲酰基呋喃，表现出来优异的催化效果与可回收特性；又如，CN103301868B公开了一种核壳结构的纳米催化剂及其制备方法，该纳米催化剂的成分为Fe3O4@SiO2@(NH4)6Mo7O24，其中，Fe3O4位于核心，SiO2位于Fe3O4的外层，(NH4)6Mo7O24位于最外层，并且该纳米催化剂在用于催化合成2-取代苯并咪唑化合物时，表现出温和的反应条件与较高的收率。此外，CN104785300B介绍了一种磁性镍基核壳结构的纳米催化剂，该纳米催化剂同样以Fe3O4为核心，获得了显著提高的催化活性。目前，均相钯在催化碳碳偶联合成烯基膦酸酯方面已取得了一定的成果，该合成方法具有反应步骤简化、底物的普适性强、反应产率高等优点。现有技术中，均相钯催化剂之所以能够有比较优异的催化活性，是因为其具有优异的有机配体，能够稳定反应液中的Pd原子，从而均相钯催化剂表现出了非常高的催化效率。然而，在现有制备工艺中，往往需要引入额外的还原剂、稳定剂，导致生产成本偏高，并且，现有的均相钯催化剂均存在有机配体，不可避免地使得制备步骤复杂化，合成周期延长，而且不利于催化剂的回收。
技术实现思路
针对现有技术中存在的种种技术缺陷，本专利技术旨在提供一种无有机配体存在的新型均相钯催化剂，其具有优异的稳定性与高效催化活性，易于回收重复利用。专利技术人拟利用碲盐、四氧化三铁纳米粒子、钯盐为反应原料制备一种表面包覆有Pd层的Fe3O4与Te均匀掺杂的纳米催化剂，其属于一种金属氧化物/金属/金属纳米催化剂。因此，本专利技术的第一方面提供了一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd，其中，所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的粒径为100～500nm，其中，核心为均匀掺杂的Fe3O4@Te纳米颗粒，在所述Fe3O4@Te纳米颗粒的表面包覆有Pd层，所述Pd层的平均厚度为10～50nm。同时，本专利技术的第二方面提供了一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的制备方法，其包括以下步骤：S1：将二乙基二硫代氨基甲酸碲(TDEC)溶解于氯代甲烷中，得溶液α；并将2,2'-二硫二苯甲酸(TDBA)溶解于氨-氯化铵缓冲溶液(其pH＝10)中，得溶液β；S2：将溶液α与溶液β混合后，加入四氧化三铁纳米粒子，超声混匀，形成混合溶液；S3：将所述混合溶液转移至一反应釜中，然后进行水热反应，反应完全后，后处理，得到Fe3O4与Te均匀掺杂的Fe3O4@Te纳米颗粒；其中，所述反应釜优选为具有聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜；其中，所述水热反应可以在高温反应烘箱中进行；S4：先将所述Fe3O4@Te纳米颗粒分散于乙二醇中，再加入钯盐的氯代甲烷溶液，加热反应，反应完全后，后处理，得到所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd。优选地，在上述制备方法中，所述四氧化三铁纳米粒子的粒径为50～300nm。优选地，在上述制备方法的S1中，二乙基二硫代氨基甲酸碲(TDEC)与2,2'-二硫二苯甲酸(TDBA)的摩尔比为25：(1～10)。优选地，在上述制备方法的S2中，四氧化三铁纳米粒子与二乙基二硫代氨基甲酸碲的摩尔比为100：(1～50)；在此基础上进一步优选地，四氧化三铁纳米粒子与二乙基二硫代氨基甲酸碲的摩尔比为100：(1～20)。优选地，在上述制备方法的S3中，所述水热反应的反应温度为100～180℃，所述水热反应的反应时长为1～5h。优选地，在上述制备方法的S4中，所述钯盐选自以下任一种：氯化钯、二(乙酰丙酮)钯(Ⅱ)、醋酸钯、四(三苯基膦)钯。优选地，在上述制备方法的S4中，Fe3O4与Pd的摩尔比为100：(1～50)。其中，Fe3O4来自所述Fe3O4@Te纳米颗粒，而Pd则来自钯盐的氯代甲烷溶液。优选地，在上述制备方法的S4中，所述加热反应的反应温度为50～100℃，所述加热反应的反应时长为0.5～3h。优选地，在上述制备方法中，所述氯代甲烷选自以下任一种或多种：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳。此外，专利技术人采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征了所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的结构、形貌和基本性质；其中，确认了所制得的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的粒径为100～500nm，而Pd层的平均厚度为10～50nm。综上所述，本专利技术利用碲盐、四氧化三铁纳米粒子、钯盐为反应原料成功制备出了一种不含有机配体的新型均相钯催化剂，具体为纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd。该纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd具有优异的稳定性与高效催化活性，易于分离以进一步回收重复利用。此外，本专利技术所提供的磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的制备方法具有以下有益效果：整体工艺操作简单、条件温和且易控制、合成周期较短；在所述制备方法的各步骤里，没有引入额外的还原剂、稳定剂，节约了生产成本。因此，本专利技术所述的磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd及其制备方法在化工合成催化领域具有很大的应用潜力。附图说明图1为根据实施例1制得的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的SEM图；图2为根据实施例2制得的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的SEM图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施方式。根据本专利技术第一方面所述的磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd，所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的粒径为100～500nm，其中，核心为均匀掺杂的Fe3O4@Te纳米颗粒，在所述Fe3O4@Te纳米颗粒的表面包覆有Pd层，所述Pd层的平均厚度为10～50nm。根据本专利技术第一方面所述的磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的制备方法，包括以下步骤：S1：将二乙基二硫代氨基甲酸碲溶解于氯代甲烷中，得溶液α；并将2,2'-二硫二苯甲酸溶解于氨-氯化铵缓冲溶液中，得溶液β；S2：将溶液α与溶液β混合后，加入四氧化三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd，其特征在于，所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的粒径为100～500nm，其中，核心为均匀掺杂的Fe3O4@Te纳米颗粒，在所述Fe3O4@Te纳米颗粒的表面包覆有Pd层，所述Pd层的平均厚度为10～50nm。

【技术特征摘要】
1.一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd，其特征在于，所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的粒径为100～500nm，其中，核心为均匀掺杂的Fe3O4@Te纳米颗粒，在所述Fe3O4@Te纳米颗粒的表面包覆有Pd层，所述Pd层的平均厚度为10～50nm。2.一种磁性核壳结构的纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将二乙基二硫代氨基甲酸碲溶解于氯代甲烷中，得溶液α；并将2,2'-二硫二苯甲酸溶解于氨-氯化铵缓冲溶液中，得溶液β；S2：将溶液α与溶液β混合后，加入四氧化三铁纳米粒子，超声混匀，形成混合溶液；S3：将所述混合溶液转移至一反应釜中，然后进行水热反应，反应完全后，后处理，得到Fe3O4与Te均匀掺杂的Fe3O4@Te纳米颗粒；S4：先将所述Fe3O4@Te纳米颗粒分散于乙二醇中，再加入钯盐的氯代甲烷溶液，加热反应，反应完全后，后处理，得到所述纳米催化剂Fe3O4@Te@Pd。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述四氧化三铁纳米粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宗明，金小平，刘林利，陈洁，
申请(专利权)人：浙江医药高等专科学校，
类型：发明
国别省市：浙江,33