【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米金属负载型催化剂，具体涉及一种应用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、铃木偶联反应(suzuki-miyaura反应)是有机硼化物和有机卤素化合物之间发生的交叉偶联反应。suzuki偶联反应因其反应条件温和、可兼容各种官能团、对环境友好等优势，成为构建c-c键的重要方式之一，被广泛应用于医药、半导体、农业等领域。
2、钯基催化剂是目前性能最好且实际应用的铃木偶联反应催化剂，因为钯对于c-c键的形成具有很高的驱动活性。在suzuki偶联反应中，常用均相催化剂来提升催化性能，因为均相催化剂与反应底物能同时溶解在溶剂中，反应底物更易与活性中心接触，反应效率高。但均相催化剂存在难以回收再利用、产物提纯复杂等问题，不符合绿色化学要求。多相催化剂可以在水相等绿色溶剂中高效反应、催化剂易回收、稳定性高，因此研究负载型钯基催化剂具有重要意义。影响负载型钯催化剂性能的因素很多，例如钯纳米粒子结构、第二金属的引入、催化剂的制备条件、载体的种类等。
3、s-1分子筛是具有mfi拓扑结构的全硅沸石，具有良好的水热稳定性、优异的择型选择性、较高的比表面积等优点，广泛应用于催化和气体分离等各种工业过程中。沸石的微环境可以抑制金属纳米粒子的烧结，进而提高热稳定性；特别是纯硅质的mfi沸石(s-1)由于其良好的疏水性和热稳定性而适合作为载体。分子筛的形貌调节是影响其催化性能的重要因素。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种应用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂，该催化剂是由金属pd纳米颗粒负载在hs-1载体上形成，pd负载量为1.0-5.0wt.％。
4、该pd/hs-1负载型催化剂中，所述hs-1载体为空心六棱柱沸石结构，pd纳米颗粒的粒径为1-5nm；所述pd/hs-1负载型催化剂在铃木偶联反应中具有优异的催化性能。
5、所述应用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂的制备方法为：首先通过水热法合成hs-1分子筛材料，然后通过浸渍法将钯盐负载到hs-1载体上，经热处理后得到所述pd/hs-1负载型催化剂。
6、该方法具体包括如下步骤：
7、(1)hs-1分子筛材料的合成：将原硅酸四乙酯(teos)与四丙基氢氧化铵(tpaoh)分别加入到一定量的去离子水中，得到澄清溶液，并在室温条件下充分搅拌3-5小时，搅拌结束后将所得混合物料装入高压反应釜中，在150-180℃烘箱中反应10-15小时，经离心分离后再用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀物，再将所得沉淀物转移到烘箱中进行烘干；将烘干后的沉淀物研磨成粉末，在400-600℃空气气氛下处理5-7小时，得到s-1材料；将s-1材料分散到四丙基氢氧化铵(tpaoh)溶液中，超声40-60分钟，使固体均匀分散，再将所得混合物装入高压反应釜中，在160-180℃烘箱中反应22-26小时，然后进行离心分离并用去离子水洗涤沉淀物，再将所得沉淀物转移到烘箱中进行烘干；将烘干后的沉淀物研磨成粉末，在400-600℃空气气氛下处理5-7小时，得到hs-1分子筛材料；
8、(2)将适量醋酸钯溶于甲醇中，超声使其溶解，加入适量步骤(1)所制备的hs-1分子筛材料，搅拌30-60分钟至完成均匀分散，得到分散物；
9、(3)利用旋转蒸发仪在45℃条件下减压蒸馏除去步骤(2)所得分散物中的甲醇，将所得到的固体粉末放入80℃烘箱中烘干；
10、(4)将步骤(3)所得的烘干后的固体粉末在空气气氛下焙烧处理，得到pdox/hs-1催化剂；
11、(5)将步骤(4)所得的pdox/hs-1催化剂在氢气和氩气混合气氛中进行退火处理，得到所述pd/hs-1负载型催化剂。
12、上述步骤(1)澄清溶液中，所述原硅酸四乙酯、四丙基氢氧化铵和去离子水的投料体积比为1.0：(1.0-2.0)：(8.0-9.0)；将s-1材料分散到四丙基氢氧化铵(tpaoh)溶液中时，所述四丙基氢氧化铵(tpaoh)溶液的浓度为3.2-5.5wt.％，所述s-1材料与四丙基氢氧化铵的投料质量比为1.0：(3.0-4.0)。
13、上述步骤(2)中，所述醋酸钯与hs-1分子筛材料的比例由所需要的负载量确定。
14、上述步骤(4)中，所述焙烧处理过程中的升温速率为5～10℃/min，设定温度为300～500℃，保持时间1.5-2.5小时。
15、上述步骤(5)中，所述退火处理过程中的升温速率为2～5℃/min，设定温度为80～120℃，保持时间1.5-2.5小时；所述氢气和氩气混合气氛中氢气含量为30～50vol％。
16、所述pd/hs-1负载型催化剂应用于铃木偶联反应，反应底物是有机硼化物和有机卤素化合物，反应温度为60～100℃，反应溶剂为水或无毒有机溶剂。
17、所述pd/hs-1负载型催化剂应用铃木偶联反应中，反应时间45分钟时转化率大于99.9％。
18、本专利技术具有以下优点及有益效果：
19、1、本专利技术通过改变分子筛的形貌和硅铝比，调节分子筛的孔结构和酸位点，并影响了pd nps的分散度和粒径尺寸，进而实现了对催化活性的调控，使所制备的催化剂具有优异的催化性能。
20、2、本专利技术通过浸渍法制备了pd/hs-1催化剂，hs-1载体呈现空心六棱柱沸石结构，金属pd均匀分散于载体上，未发生团聚现象。
21、3、通过液相反应性能测试，证实了pd/hs-1催化剂应用于铃木偶联反应时，反应时间45分钟时转化率大于99.9％。，说明该催化剂具有高效的催化性能，是一种优异的负载型催化剂。
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1.一种应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂，其特征在于：该催化剂是由金属Pd纳米颗粒负载在HS-1载体上形成，Pd负载量为1.0-5.0wt.％。
2.根据权利要求1所述的用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂，其特征在于：该Pd/HS-1负载型催化剂中，所述HS-1载体为空心六棱柱沸石结构，Pd纳米颗粒的粒径为1-5nm；所述Pd/HS-1负载型催化剂在铃木偶联反应中具有优异的催化性能。
3.根据权利要求1所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂的制备方法，其特征在于：该方法首先通过水热法合成HS-1分子筛材料，然后通过浸渍法将钯盐负载到HS-1载体上，经热处理后得到所述Pd/HS-1负载型催化剂。
4.根据权利要求3所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)澄清溶液中，所述原硅酸四乙酯、四丙基氢氧化铵和去离子水的投料体积比为1.0：(1.0-
6.根据权利要求4所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂及其制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述醋酸钯与HS-1分子筛材料的比例由所需要的负载量确定。
7.根据权利要求4所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂及其制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述焙烧处理过程中的升温速率为5～10℃/min，设定温度为300～500℃，保持时间1.5-2.5小时。
8.根据权利要求4所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂及其制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述退火处理过程中的升温速率为2～5℃/min，设定温度为80～120℃，保持时间1.5-2.5小时；所述氢气和氩气混合气氛中氢气含量为30～50vol％。
9.根据权利要求1所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂的应用，其特征在于：所述Pd/HS-1负载型催化剂应用于铃木偶联反应，反应底物是有机硼化物和有机卤素化合物，反应温度为60～100℃，反应溶剂为水或无毒有机溶剂。
10.根据权利要求1所述的应用于铃木偶联反应的Pd/HS-1负载型催化剂的应用，其特征在于：所述Pd/HS-1负载型催化剂应用铃木偶联反应中，反应时间45分钟时转化率大于99.9％。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂，其特征在于：该催化剂是由金属pd纳米颗粒负载在hs-1载体上形成，pd负载量为1.0-5.0wt.％。
2.根据权利要求1所述的用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂，其特征在于：该pd/hs-1负载型催化剂中，所述hs-1载体为空心六棱柱沸石结构，pd纳米颗粒的粒径为1-5nm；所述pd/hs-1负载型催化剂在铃木偶联反应中具有优异的催化性能。
3.根据权利要求1所述的应用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂的制备方法，其特征在于：该方法首先通过水热法合成hs-1分子筛材料，然后通过浸渍法将钯盐负载到hs-1载体上，经热处理后得到所述pd/hs-1负载型催化剂。
4.根据权利要求3所述的应用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的应用于铃木偶联反应的pd/hs-1负载型催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)澄清溶液中，所述原硅酸四乙酯、四丙基氢氧化铵和去离子水的投料体积比为1.0：(1.0-2.0)：(8.0-9.0)；将s-1材料分散到四丙基氢氧化铵(tpaoh)溶液中时，所述四丙基氢氧化铵(tpaoh)溶液的浓度为3.2-5.5wt.％，所述s-1材料与四丙基氢氧化铵...
【专利技术属性】
技术研发人员：张炳森，刘婕，仲夏，高丽，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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