一种二氧化硅负载钌材料及其制备方法和应用

本发明属于材料合成及电催化，具体涉及一种二氧化硅负载钌材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、芳烃分子中含量最为丰富的化学键之一是c-h键,对c-h键的直接活化能够大大简化合成官能团化产物的步骤，并提高原子经济性。因此，芳烃分子的c-h键活化一直以来都是研究的热点，如何能够更加高效选择性的将简单的芳环c-h键活化，转化为官能团取代的芳烃类化合物，是合成有机化学中所面临的重要问题。芳香烃中的氢原子被其他原子或者原子团所取代而生成的一系列化合物，称为芳香烃的衍生物,其中溴代芳香衍生物是一类重要的芳香衍生物，已经被用作药品、染料、杀虫剂和阻燃剂，在有机合成中是非常重要的中间体，广泛用于各种偶联反应中，包括stille-suzuki反应、tamao-kumada反应、heck反应和sonogashira反应等等。与碘代、氯代芳香衍生物相比，溴代芳香衍生物的分子量更低，稳定性更强,在交叉偶联反应中活性更强。近年来，芳香烃和杂环芳香烃化合物的c-h溴代方法不断发展，过渡金属基催化溴代有钯、铑、钴、钌和金催化的反应。但过渡金属催化的间位c-h官能化还仅限于均相催化，这使得催化剂的重复使用具有挑战性，同时导致目标产品中存在大量不想要的金属杂质。均相催化中，底物与催化剂同时存在于同一体系中，由于接触面大、催化剂反应利用率高，一般具有较好的催化效果；异相催化中，底物与催化剂之间存在相界面，在反应结束后可以分离出来催化剂，实现催化剂的循环回收利用，可以有效减少工业化生产的成本，而且反应操作简单。因此，急需一种能够克服均相催化中催化剂不能循环回收利用的催化材料。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种二氧化硅负载钌材料及其制备方法和应用，制备出的二氧化硅负载钌材料可作为催化材料，能够高选择性地电催化2-苯基吡啶得到2-(3-苯基)吡啶。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种二氧化硅负载钌材料的制备方法，具体包括以下步骤：

4、s1、将三氯化钌加入乙醇和乙二醇进行溶解，加热搅拌后，将溶液从红色变为浅红色；

5、s2、加入硅酸四乙酯，加热搅拌后，得到均匀透明的溶液；

6、s3、加入水，加热搅拌后，得到粘稠的溶液后，形成凝胶；

7、s4、室温下搅拌24小时后静置过夜，在100℃的高真空条件下干燥24h，得到二氧化硅负载钌材料。

8、优选地，步骤s1的具体过程为：将150mg rucl3·3h2o溶于2.4ml乙醇中，再加入6.0ml乙二醇，得到深红色溶液在65℃下搅拌30分钟，直至溶液颜色变为浅红色。

9、优选地，步骤s2的具体过程为：缓慢滴加6.0ml si(oet)4，混合物在65℃下再搅拌3小时，得到均匀透明的溶液。

10、优选地，步骤s3的具体过程为：加入3.0ml h2o，混合物在65℃下再搅拌75分钟，溶液变得粘稠后，停止搅拌，最终凝结形成成凝胶。

11、一种二氧化硅负载钌材料，采用所述的二氧化硅负载钌材料的制备方法制备得到。

12、一种二氧化硅负载钌材料的应用，所述二氧化硅负载钌材料作为异相催化剂应用于电催化2-苯基吡啶的溴代反应。

13、采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：本发明采用浸渍法制备二氧化硅负载钌材料，制备过程所用到的设备和化学试剂易得，工艺操作简便，工艺条件简单，适用性强，制得的二氧化硅负载钌材料作为异相催化剂，可应用于电催化2-苯基吡啶的溴代反应，该二氧化硅负载钌材料催化剂绿色环保，可循环利用，克服了均相催化中催化剂不能循环回收利用的局限性，为有机催化技术领域的发展探索了一条新的道路。

技术特征：

1.一种二氧化硅负载钌材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种二氧化硅负载钌材料的制备方法，其特征在于，步骤s1的具体过程为：将150mg rucl3·3h2o溶于2.4ml乙醇中，再加入6.0ml乙二醇，得到深红色溶液在65℃下搅拌30分钟，直至溶液颜色变为浅红色。

3.如权利要求2所述的一种二氧化硅负载钌材料的制备方法，其特征在于，步骤s2的具体过程为：缓慢滴加6.0ml si(oet)4，混合物在65℃下再搅拌3小时，得到均匀透明的溶液。

4.如权利要求3所述的一种二氧化硅负载钌材料的制备方法，其特征在于，步骤s3的具体过程为：加入3.0ml h2o，混合物在65℃下再搅拌75分钟，溶液变得粘稠后，停止搅拌，最终凝结形成成凝胶。

5.一种二氧化硅负载钌材料，其特征在于：采用如权利要求1-4任一所述的二氧化硅负载钌材料的制备方法制备得到。

6.一种如权利要求5所述的二氧化硅负载钌材料的应用，其特征在于：所述二氧化硅负载钌材料作为异相催化剂应用于电催化2-苯基吡啶的溴代反应。

技术总结
本发明公开了一种二氧化硅负载钌材料及其制备方法和应用，所述二氧化硅负载钌材料的制备方法，具体包括以下步骤：S1、将三氯化钌加入乙醇和乙二醇进行溶解，加热搅拌后，将溶液从红色变为浅红色；S2、加入硅酸四乙酯，加热搅拌后，得到均匀透明的溶液；S3、加入水，加热搅拌后，得到粘稠的溶液后，形成凝胶；S4、室温下搅拌24小时后静置过夜，在100℃的高真空条件下干燥24h，得到二氧化硅负载钌材料；该二氧化硅负载钌材料作为异相催化剂，可应用于电催化2‑苯基吡啶的溴代反应，绿色环保，可循环利用，克服了均相催化中催化剂不能循环回收利用的局限性，为有机催化技术领域的发展探索了一条新的道路。

技术研发人员：刘哲源,孙畅,于岩
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25