一种单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米材料制备
，特别涉及一种单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]Suzuki
偶联反应是合成有机化学中应用最广泛的化学反应之一
。
经典的
Suzuki
反应利用芳基硼酸和芳基卤代物为反应底物，在钯催化剂的作用下，快速反应生成
C
‑
C
偶联产物
。
尽管经典的
Suzuki
偶联反应具有底物适应性好，反应高效和应用广泛等优点，在近些年来，化学家们依然在努力试图对
Suzuki
偶联反应进行优化，主要包括降低钯催化剂及膦配体的用量，在水溶液中反应，以及开发能够回收的催化剂等优化方向，试图降低
Suzuki
偶联反应的原料成本和环境危害
。
在这种背景下，开发适用于
Suzuki
偶联反应的纳米催化剂成为该领域的研究热点
。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料及其制备方法，制得的催化剂用于
Suzuki
偶联反应
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：
[0005]一种单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料的制备方法，以三聚氰胺和硼酸为原料制得多孔氮化硼前驱体，前驱体再通过与
Pd(OAc)2的反应，获得表面和内部含单钯原子修饰的具有比表面积大和多孔隙的多孔氮化硼纳米材料
。
[0006]具体为：
[0007]1)
将三聚氰胺和硼酸混合，并调节体系
pH
为8～9，搅拌条件下，在
40
～
80℃
恒温水浴
24h
制成溶胶凝胶；
[0008]2)
将步骤
1)
得到的凝胶在零下
60
～
65℃
下预冻
3h
，将预冻后的凝胶冷冻干燥得到白色纤维状固体；
[0009]3)
将步骤
2)
得到的白色纤维状固体，在
N2气氛保护下，
450
～
500℃
煅烧2～
4h
，冷却至室温，得到多孔氮化硼前驱体；
[0010]4)
将步骤
3)
得到多孔氮化硼前驱体置于丙酮溶液中搅拌，在
0℃
下加入
Pd(OAc)2继续搅拌反应
3h
，通过抽滤获得滤饼，经过红外灯干燥得到淡黄色固体；
[0011]5)
将步骤
4)
得到淡黄色固体，在
N2气氛保护下，
600
～
1100℃
煅烧
2h
，冷却至室温，将所得的灰黑色固体水洗
、
醇洗，红外灯干燥，得到单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料
。
[0012]所述材料为经过红外灯干燥后的单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料，其粒径为5‑
400nm
，干燥温度为
70
～
100℃。
[0013]所述三聚氰胺和硼酸的摩尔比为1：2～3；当三聚氰胺投量为
10mmol
时，所述
Pd(OAc)2添加量为
0.5
～
2mmol。
[0014]一种所述方法制备所得单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料，按所述方法制备所得粒径为5‑
400nm
的金属钯以单原子形式分散在多孔氮化硼纳米材料表面及内部
。
[0015]所述活性金属钯的负载量为材料总质量的
0.1
～5％
。
[0016]一种所述单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料的应用，所述单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料在作为用于
Suzuki
偶联反应中的催化剂
。
[0017]所述
Suzuki
偶联反应为有机硼化物与有机卤素化合物，在所述材料作为催化剂下，于室温反应，在常压空气气氛下，反应溶剂为水和无毒有机溶剂；其中，反应底物中卤代物为
1mmol
时，催化剂添加量为
0.01
～
0.05g。
[0018]本专利技术的单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料不仅具有原始氮化硼纳米材料的优异特性，而且钯金属纳米粒子在氮化硼上的分散和链接，以及氮化硼和钯金属之间的电荷转移，都对催化性能有积极影响；并且单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料易于通过常规方法从反应体系中分离出来，使其不仅拥有良好的催化效果，而且在催化反应完成后易于从反应产物中分离出来
。
同时在
Suzuki
偶联反应实验，证实我们制备的催化剂确实拥有良好的催化效果和稳定性，并易于分离可反复利用
。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0020]本专利技术单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料，制备方法流程简单
、
易于操作，适合大规模生产
。
[0021]本专利技术单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米催化剂具有较低的贵金属负载量
、
金属原子利用率高
、
金属粒子不易团聚的特点，应用于
Suzuki
偶联反应可以在较温和的条件下有效催化偶联反应的发生，具有高活性
、
高选择性
、
催化剂稳定易回收的优点
。
[0022]此外，反应过程环境友好，技术及经济效果显著，利于推广
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制备的
Pd
‑
BNPs
‑
1100
和原始
BNPs
‑
1100
的
XRD
图
。
[0024]图2为本专利技术实施例1制备的
Pd
‑
BNPs
‑
1100
的
SEM
图；其中，
A
为
8.3mm
的工作距离
、3000
的放大倍数所拍摄的部分
SEM
图，
B
为
8.3mm
的工作距离
、3000
的放大倍数所拍摄的另一位置的
SEM
图
。
[0025]图3为本专利技术实施例1制备的
Pd
‑
BNPs
‑
1100
的
TEM
图；其中，
A
为标尺
500nm
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料的制备方法，其特征在于：以三聚氰胺和硼酸为原料制得多孔氮化硼前驱体，前驱体再通过与
Pd(OAc)2的反应，获得表面和内部含单钯原子修饰的具有比表面积大和多孔隙的多孔氮化硼纳米材料
。2.
按权利要求1所述的单钯原子修饰的多孔氮化硼纳米材料的制备方法，其特征在于：
1)
将三聚氰胺和硼酸混合，并调节体系
pH
为8～9，搅拌条件下，在
40
～
80℃
恒温水浴
24h
制成溶胶凝胶；
2)
将步骤
1)
得到的凝胶在零下
60
～
65℃
下预冻
3h
，将预冻后的凝胶冷冻干燥得到白色纤维状固体；
3)
将步骤
2)
得到的白色纤维状固体，在
N2气氛保护下，
450
～
500℃
煅烧2～
4h
，冷却至室温，得到多孔氮化硼前驱体；
4)
将步骤
3)
得到多孔氮化硼前驱体置于丙酮溶液中搅拌，在
0℃
下加入
Pd(OAc)2继续搅拌反应
3h
，通过抽滤获得滤饼，经过红外灯干燥得到淡黄色固体；
5)
将步骤
4)
得到淡黄色固体，在
N2气氛保护下，
600
～
1100℃
煅烧
2h
，冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖琰，陆付庆，许永男，
申请(专利权)人：沈阳药科大学，
类型：发明
国别省市：