[發明專利]一種單原子Pd基催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910693668.1
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110433797A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 郭文雅;郎嘉良;趙剛;黃翟
• 申請（專利權）人: 北京氦舶科技有限責任公司
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;C07C67/343;C07C69/618;B01J35/10
• 代理公司: 暫無信息
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本發明具體涉及一種單原子Pd基催化劑及其制備方法和應用，該催化劑的載體為MgAl?LDO，活性組分Pd以原子級形式均勻分散在MgAl?LDO表面。該催化劑的制備方法，包括以下步驟：通過共沉淀法制備MgAl?LDH，然后將MgAl?LDH經過焙燒處理制得MgAl?LDO；將MgAl?LDO在Pd前驅體中浸漬，再經低溫超聲還原處理制得單原子Pd基催化劑。本發明的制備方法簡單、綠色環保、成本低，具有工業應用價值，用于Heck反應中表現出優異的催化活性和可重復使用的特點。

技術領域

本發明屬于催化劑合成技術領域，具體涉及一種單原子Pd基催化劑及其制備方法和在Heck偶聯反應中的應用。

背景技術

鈀(Pd)催化的鹵代芳烴與烯烴的Heck偶聯反應已經成為合成不飽和碳碳雙鍵的重要有機合成方法之一，被廣泛應用于合成藥物分子、天然產物和新材料的重要中間體。然而，均相Pd基催化劑存在分離回收困難、容易失活、價格昂貴和環境污染等問題，大大限制了其在工業上的廣泛應用。因此，一般通過將Pd納米粒子負載于載體上以解決上述問題，常用載體為活性炭，由于活性組分Pd與活性炭之間物理結合不牢固，容易造成活性組分Pd流失現象。

水滑石(LDH)也稱層狀雙金屬氫氧化物，是一種陰離子型層狀微孔結構材料，其化學通式是[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·yH₂O，其中M²⁺和M³⁺分別為二價和三價金屬陽離子，位于主體層板上；A^n-為層間陰離子；x為M²⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩爾比值；y為層間水分子的個數。在LDH晶體結構中存在著晶格能量最低效應和晶格定位效應，金屬離子在層板上以一定的方式均勻分布，形成特定的組成和結構。LDH經過焙燒后脫去層間水、陰離子而形成金屬復合氧化物(LDO)，LDO有較高的比表面積、吸附性能和強堿性，是堿性催化劑的優良載體。

單原子催化劑是一種新型催化劑，基于原子級別的金屬活性組分，在最大化活性位點數量、增強對目標產物的選擇性、提高固有催化活性和減少貴金屬用量方面顯示出巨大的優勢。

目前還未有關于以MgAl-LDO作為載體的負載型單原子Pd基催化劑應用于Heck偶聯反應的相關報道。

因此，本發明以MgAl-LDO為載體，再通過浸漬負載Pd前驅體，低溫超聲還原，使得活性組分Pd以原子級形式均勻分散在MgAl-LDO載體。該催化劑在Heck反應中表現出優異的催化效果與重復使用性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單原子Pd基催化劑及其制備方法，該催化劑的活性組分Pd與MgAl-LDO載體之間結合牢固，活性組分Pd以原子級形式均勻分散在MgAl-LDO載體上，用于Heck反應中表現出優異的催化活性和可重復使用的特點，并且制備工藝簡單。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種單原子Pd基催化劑，由活性組分Pd和載體組成，其特征在于，所述載體為MgAl-LDO，所述活性組分Pd以原子級形式均勻分散在MgAl-LDO表面。

上述單原子Pd基催化劑中，MgAl-LDO粒徑為40-60目，Mg元素與Al元素的摩爾比為(2-4):1。

上述單原子Pd基催化劑中，Pd負載量為0.01％-0.5％，粒徑為0.01-1nm。