催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法技术

催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法，属于Pd单原子催化剂技术领域。包括如下步骤：(1)制备含有Ti空位的Ti

【技术实现步骤摘要】
催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法
本专利技术属于Pd单原子催化剂
，涉及一种催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法。
技术介绍
Suzuki偶联反应是在Pd催化剂催化下，有机硼化合物与有机卤素化合物进行C-C键偶联反应，已广泛运用于制药、染料、天然产物等领域。Pd催化剂对Suzuki偶联反应的活性和选择性起着决定性的影响，是研究Suzuki偶联反应的关键。然而，Pd催化剂普遍存在价格昂贵、卤化物反应迟缓等缺点。均相Pd催化剂已被广泛研究用于Suzuki偶联反应，但其存在分离回收困难的问题，限制了其大规模应用。因此，操作简单的、反应条件温和、易于回收和重复使用的非均相Pd催化剂得到了研究者的广泛关注，但其易发生颗粒团聚使得循环后的催化性能降低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种单原子Pd催化剂的合成方法，该催化剂中Pd的颗粒尺寸达到原子级，在Ti0.87O2纳米薄片上高度分散并且牢固的锚定在Ti空位上，用于催化Suzuki偶联反应表现出了优异的催化活性。本专利技术的目的是为了解决均相催化剂中回收困难而导致的贵金属Pd浪费严重，以及非均相催化剂中颗粒容易团聚、催化活性低的问题，提供一种催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用剥层法制备含有Ti空位的Ti0.87O2纳米薄片：将TiO2、K2CO3和Li2CO3研磨均匀后高温煅烧，降至室温后生成K0.8Ti1.73Li0.27O4；再将K0.8Ti1.73Li0.27O4置于足量的盐酸酸洗，酸洗后加入足量的去离子水洗涤溶液中残留的HCl，水洗后加入四丁基氢氧化铵(TBAOH)溶液中，在室温下反应，得到Ti0.87O2纳米薄片；(2)采用典型的浸渍方法制备催化剂悬浮液：在单层Ti0.87O2纳米片的胶体悬浮液中加入Pd前驱体，搅拌均匀得到复合悬浮液Pd1-Ti0.87O2；(3)将复合悬浮液冷冻干燥，得到单原子催化剂Pd1-Ti0.87O2。进一步地，步骤(1)高温煅烧之前的TiO2、K2CO3和Li2CO3要研磨一小时以上。进一步地，步骤(1)高温煅烧温度为900～1100℃，煅烧时间为16～24h。进一步地，步骤(1)水洗后要用真空干燥机干燥，干燥温度60～80℃，干燥时间6～10h。进一步地，步骤(2)单层Ti0.87O2纳米片悬浮液中加入Pd前驱体后要不断搅拌，防止产生沉淀。进一步地，步骤(3)冷冻干燥前将Pd1-Ti0.87O2复合悬浮液高速离心分离，离心速度在5000r/min以上。进一步地，步骤(3)冷冻干燥的温度为-50～-10℃，干燥时间为4～8h。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术所述催化剂以Ti0.87O2纳米薄片为载体，利用静电相互作用将Pd离子锚定在Ti空位上从而制备了单原子Pd1-Ti0.87O2催化剂。其中单原子Pd减少了贵金属Pd的负载量，更有利于大规模的工业应用。2、本专利技术通过将Pd离子锚定在Ti空位上，不但提高了催化剂的活性，而且还增强了催化剂的稳定性。与其他的催化剂相比，Pd阳离子与Ti空位之间吸附更加牢固，避免了因贵金属的流失而使得催化性能降低的问题。3、本专利技术利用有阳离子缺陷的载体与金属相互作用来稳定单原子，从而调节催化活性。附图说明图1为催化Suzuki偶联反应的Pd1-Ti0.87O2纳米片催化剂的SEM图。图2为催化Suzuki偶联反应的Pd1-Ti0.87O2纳米片催化剂的HAADF-STEM图。具体实施方式本专利技术方法具体实施方式中先使用剥层法制备含有Ti空位的Ti0.87O2纳米薄片，然后将制备好的催化剂中滴加Pd前驱体并搅拌均匀得到混合溶液，之后进行干燥得到Pd单原子催化剂。本方法可使Pd阳离子良好的分散在Ti0.87O2纳米薄片，得到Pd1-Ti0.87O2单原子催化剂。本专利技术所提供的方法，能够获得Pd单原子催化剂，下面通过实例进一步详细说明本专利技术，但本专利技术并不限于此。本专利技术通过研究试验，专利技术了一种催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法，本专利技术的技术方案，主要是以Ti0.87O2纳米薄片为前驱体，利用典型的浸渍方法结合冷冻干燥，合成具有二维结构的Pd1-Ti0.87O2纳米薄片材料。Pd1-Ti0.87O2纳米薄片材料的合成步骤：步骤1：将TiO2、K2CO3和Li2CO3在室温下研磨均匀后，置于马弗炉中煅烧，冷却后获得K0.8Ti1.73Li0.27O4。步骤2：将K0.8Ti1.73Li0.27O4置于足量的HCl和(C4H9)4NOH(TBAOH)溶液中，在室温下反应得到Ti0.87O2纳米薄片胶体悬浮液。步骤3：将Ti0.87O2纳米薄片胶体悬浮液离心分离，以去除(TBAOH)溶液。步骤4：将定量Pd前体加入到单层Ti0.87O纳米片的胶体悬浮液中，搅拌均匀得到混合溶液。步骤5：对混合均匀的溶液进行超声处理得到Pd1-Ti0.87O2复合悬浮液。步骤6：将复合悬浮液置于冷冻干燥机中干燥，获得单层的单原子Pd1-Ti0.87O2催化剂。对本专利技术中制备的催化剂性能进行评价：评价了Pd1-Ti0.87O2和常用的均相Pd催化剂对Suzuki反应的催化性能(表1)，用对溴甲苯和过量的苯硼酸对反应的选择性和完全转化率进行了评价。将对溴甲苯和K2CO3加入到反应管内，再加入DMF和去离子水，并加入上述实验所制备的催化剂，在室温下搅拌均匀，加入苯硼酸，空气气氛下进行反应。转化率由气相色谱法测定(根据对溴甲苯的反应含量)，转化频率TOF值基于对溴甲苯在两分钟内17.4％的转化率计算。在我们的反应条件下(表1)，两种最常用的钯催化剂Pd(OAc)2和PdCl2的产率非常高，但催化活性远低于我们制备的Pd1-Ti0.87O2(TOF值高达11110h-1)。因此，与其它两个常用的均相Pd催化剂相比，本专利技术得到的Pd1-Ti0.87O2催化剂是一种非常高效的催化剂。表1催化剂性能对比表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)制备含有Ti空位的Ti

【技术特征摘要】
1.催化Suzuki偶联反应的Pd单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备含有Ti空位的Ti0.87O2纳米薄片：将TiO2、K2CO3和Li2CO3研磨均匀后高温煅烧，降至室温后生成K0.8Ti1.73Li0.27O4；再将K0.8Ti1.73Li0.27O4置于足量的盐酸酸洗，酸洗后加入足量的去离子水洗涤溶液中残留的HCl，水洗后加入四丁基氢氧化铵(TBAOH)溶液中，在室温下反应，得到Ti0.87O2纳米薄片；
(2)在单层Ti0.87O2纳米片的胶体悬浮液中加入Pd前驱体，搅拌均匀得到复合悬浮液Pd1-Ti0.87O2；
(3)将复合悬浮液冷冻干燥，得到单原子催化剂Pd1-Ti0.87O2。


2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)高温煅烧之前的TiO2、K2CO3和Li2C...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡建华，
申请(专利权)人：天津金玺科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12