一种钯碳催化剂的制备方法

文档序号:9267630阅读:1059来源:国知局
一种钯碳催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钯碳催化剂的制备方法,属于钯催化剂制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前,负载型钯催化剂在石油化工、有机合成等领域具有良好的催化性能,并占有 极其重要的地位。催化剂的性质与催化剂的组成、含量、工艺条件和制备方法等存在密切的 关系。在制备催化剂的过程中,不同制备方法得到的催化剂的活性、热稳定性等性质也可能 有很大的差异。因此,研宄催化剂的制备方法具有重要的现实意义。负载型把催化剂的制 备方法主要包括5种:浸渍法、金属蒸汽法、生物化学还原法、溶胶-凝胶法和离子交换法。
[0003] Suzuki偶联反应,尤其在过渡金属钯的催化条件下,操作简便,是生成碳碳键偶联 反应中最重要的有机单元反应之一。由于传统的均相催化体系存在很多不足之处,譬如催 化剂不能回收再利用、成本高、反应产物分离困难等,而负载型钯催化剂可以很好地解决上 述问题。目前,负载型钯催化剂的载体主要分为两类:无机物载体和高分子载体。无机物载 体主要包括活性炭、金属氧化物、分子筛、二氧化硅等;高分子载体主要包括天然高分子化 合物和合成高分子化合物。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种钯碳催化剂的制备方法。
[0005]本发明的实现过程如下: 一种钯碳催化剂的制备方法,其包括如下步骤:在密闭容器中,将糖类化合物、高聚物 和有机溶剂在150~250°C反应后,经干燥在300~1200°C惰性气氛中煅烧得到碳气凝胶, 然后将钯负载于碳气凝胶上得到钯碳催化剂; 上述糖类化合物、高聚物和有机溶剂的质量比为1 :1 :5~I :0. 1 :0. 5 ;上述的糖类化 合物选自单糖或二糖;上述的高聚物选自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二 醇、聚乙烯醇。
[0006] 上述糖类化合物选自葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖。
[0007] 上述的有机溶剂选自甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丁醇、乙腈、二 氯甲烷、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二氯亚砜、N-甲基吡 咯烷酮。
[0008] 最佳反应温度为160~200 °C。
[0009] 制备的碳气凝胶采用冷冻干燥或二氧化碳超临界干燥。
[0010] 最佳煅烧温度为500~900°C,惰性气体为氮气、氩气或二氧化碳。
[0011] 钯碳催化剂具体制备过程是将煅烧后的碳气凝胶分散于乙醇中,加入盐酸、氯钯 酸,采用硼氢化钠还原得到钯碳催化剂。
[0012] 本发明的优点:本发明制备过程简单,操作方便,所制的钯碳催化剂分散性好,不 易团聚,且催化Suzuki反应效率尚。
【附图说明】
[0013] 图1为实施例1制备的圆柱状凝胶照片。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和3mL冰乙酸,在 200°C下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶见图1,凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下 1000°C煅烧3小时得到碳气凝胶。其红外图谱中~3411.5CHT1为-OH的峰,~1660CnT1为 C=O和C=C的峰,~1282. 8 cm-1为C-OH的峰,说明所制备的碳气凝胶表面富含-OH、-COOH 等官能团。
[0015] 实施例2 在密闭反应釜中,加入Ig果糖、0.1 g聚丙烯酸和0. 5mL甲酸,在160°C下反应8小时, 反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经二氧化碳超临界干燥后得到碳气凝胶。
[0016] 实施例3 在密闭反应釜中,加入Ig麦芽糖、0. 3g聚丙烯酰胺和3. 5mL乙二醇,在200°C下反应8 小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下300°C煅烧4小时得 到碳气凝胶。
[0017] 实施例4 在密闭反应釜中,加入Ig乳糖、0. 5g聚乙烯醇和3mL乙醇,在250°C下反应4小时,反 应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0018] 实施例5 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和2. 5mL丁醇,在200°C 下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0019] 实施例6 在密闭反应釜中,加入Ig半乳糖、0. 8g聚丙烯酸和2mL丙酸,在180°C下反应8小时, 反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0020] 实施例7 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和3mL乙腈,在200°C 下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下1200°C煅烧 1小时得到碳气凝胶。
[0021] 实施例8 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和ImL二氯甲烷,在 200°C下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0022] 实施例9 在密闭反应釜中,加入Ig蔗糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和1.5mL氯仿,在200°C 下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0023] 实施例10 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和3mL N,N-二甲基甲 酰胺,在200°C下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛 下800°C煅烧3小时得到碳气凝胶。
[0024] 实施例11 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和3mL N,N-二甲基乙 酰胺,在200°C下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝 胶。
[0025] 实施例12 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和3mL二甲基亚砜,在 200°C下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0026] 实施例13 在密闭反应釜中,加入Ig蔗糖、Ig聚乙二醇(PEG-4000)和2mL甲醇,在200°C下反应8 小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0027] 实施例14 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和3mL二氯亚砜,在 200°C下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下500°C 煅烧2小时得到碳气凝胶。
[0028] 实施例15 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、0.1 g聚乙烯吡咯烷酮(K30)和3mL N-甲基吡咯 烷酮,在200°C下反应8小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝 胶。
[0029] 实施例16 在密闭反应釜中,加入Ig葡萄糖、Ig聚乙烯吡咯烷酮(K30)和5mL异丙醇,在150°C 下反应10小时,反应结束后得到圆柱状凝胶,凝胶经冷冻干燥后得到碳气凝胶。
[0030] 实施例17 (1)氯钯酸络合物溶液的制备 将0. 4166gPdCl2加入50mL0.lmol/L盐酸溶液中,超声1小时,搅拌2小时,得到 氯钯酸络合物溶液,其中钯含量为〇. 〇〇5g/mL。
[0031] (2)钯碳催化剂的制备 在10mL乙醇中,加入0.05g实施例1制备的碳气凝胶和0. 5g聚乙烯吡咯烷酮 (PVP),再滴加0.2mL0.lmol/L盐酸和ImL钯含量为0.005g/mL的H2PdCl4络合物溶液, 搅拌均匀后滴加2mL新制的硼氢化钠溶液(将0.037gNaBH4加入2mL水或乙醇中配制而 成),搅拌2小时,静置,去上清液后得到钯碳催化剂。
[0032] 实施例18催化Suzuki反应实验 在装有冷凝管的圆底烧瓶中加入实施例17制备的钯碳催化剂、1.5_〇1苯硼酸、1 mmol碘苯、2 mmol K2CO3 &25mL乙醇,在70°C下搅拌回流10小时。待反应结束后离心, 用GC-MS检测产率(以十二烷为内标)为97%,钯碳催化剂烘干后回收再利用。
[0033] 实施例19 与实施例17不同的是使用实施例2、3、4、5、13制备的碳气凝胶负载钯制备钯碳催化 剂,然后催化Suzuki反应,用GC-MS检测产率(以十二烷为内标),具体数据见表1。
[0034] 表1钯碳催化剂催化Suzuki反应的产率数据表
【主权项】
1. 一种钯碳催化剂的制备方法,其特征在于:在密闭容器中,将糖类化合物、高聚物和 有机溶剂在150~250°C反应后,经干燥在300~1200°C惰性气氛中煅烧得到碳气凝胶,然 后将钯负载于碳气凝胶上得到钯碳催化剂; 所述糖类化合物、高聚物和有机溶剂的质量比为1 :1 :5~I :0. 1 :0. 5 ;所述的糖类化 合物选自单糖或二糖;所述的高聚物选自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二 醇、聚乙烯醇。2. 根据权利要求1所述的钯碳催化剂的制备方法,其特征在于:所述糖类化合物选自 葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖。3. 根据权利要求1所述的钯碳催化剂的制备方法,其特征在于:所述的有机溶剂选自 甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丁醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、N,N-二甲基甲酰 胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二氯亚砜、N-甲基吡咯烷酮。4. 根据权利要求1所述的钯碳催化剂的制备方法,其特征在于:反应温度为160~ 200。。。5. 根据权利要求1所述的钯碳催化剂的制备方法,其特征在于:干燥采用冷冻干燥或 二氧化碳超临界干燥。6. 根据权利要求1所述的钯碳催化剂的制备方法,其特征在于:煅烧温度为500~ 900 °C,惰性气体为氮气、氩气或二氧化碳。7. 根据权利要求1所述的钯碳催化剂的制备方法,其特征在于:将煅烧后的碳气凝胶 分散于乙醇中,加入盐酸、氯钯酸,采用硼氢化钠还原得到钯碳催化剂。
【专利摘要】本发明涉及一种钯碳催化剂的制备方法,属于钯催化剂制备技术领域。其包括如下步骤:在密闭容器中,将糖类化合物、高聚物和有机溶剂在150~250℃反应后,经干燥在300~1200℃惰性气氛中煅烧得到碳气凝胶,然后将钯负载于碳气凝胶上得到钯碳催化剂。本发明制备过程简单,操作方便,所制的钯碳催化剂分散性好,不易团聚,且催化Suzuki反应效率高。
【IPC分类】B01J23/44
【公开号】CN104984749
【申请号】CN201510344252
【发明人】党桃桃, 梁元通
【申请人】西安博纳材料科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月23日
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