一種磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子及其制備方法，本發(fā)明中將一定比例的兩種金屬鹽溶液加入到含有的磺胺嘧啶有機配體中，在一定溫度下水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾，干燥，制得相應(yīng)的金屬?配體納米復(fù)合粒子。制備過程簡單，成本低，適合大量生產(chǎn)；通過控制反應(yīng)物的用量、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度，實現(xiàn)磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子粒徑的大小及分散性的有效調(diào)控。本發(fā)明制備的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子是一種含有鐵和鈀的功能化納米粒子，性能穩(wěn)定，可用于催化C?C鍵偶聯(lián)反應(yīng)，催化效率高，產(chǎn)率可達95％以上。因此該磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子在催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料催化領(lǐng)域，具體涉及到用于催化碳碳偶聯(lián)反應(yīng)的一種磺胺嘧 啶鐵鈀納米復(fù)合粒子及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 構(gòu)成納米材料的納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1~1 OOnm間的粒子，是 處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，從通常的關(guān)于微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統(tǒng) 既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型的介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺 寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細分成超微顆粒(納米級）后，它將顯示出 許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時相 比將會有顯著的不同。如今，納米顆粒的研究是一大熱門，真正有意識的研究納米粒子可追 溯到20世紀30年代的日本的為了軍事需要而開展的"沉煙試驗"，到了20世紀60年代人們開 始對分立的納米粒子進行研究。1963年，Uyeda用氣體蒸發(fā)冷凝法制的了金屬納米微粒，并 對其進行了電鏡和電子衍射研究。1984年德國薩爾蘭大學(xué)（SaarlandUnivers ity)的 Gleiter以及美國阿貢實驗室的Siegal相繼成功地制得了純物質(zhì)的納米細粉。Gleiter在高 真空的條件下將粒子直徑為6nm的鐵粒子原位加壓成形，燒結(jié)得到了納米微晶體塊，從而使 得納米材料的研究進入了一個新階段。
[0003] 納米材料研究的價值很高、深而廣之，這里僅僅涉及其催化方面的作用。由于納米 微粒粒徑小、比表面積大、表面原子數(shù)增多并且生成不飽鍵，這就使得納米微粒具有高的表 面活性。并且粒徑越小，表面原子數(shù)所占比率越大;比表面積越大，表面粗糙度越大，增加了 化學(xué)反應(yīng)的接觸面，使其具有優(yōu)良的催化性能。納米催化劑由于其高效的還原或氧化作用， 在催化或光催化領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，與普通商用催化劑相比，表現(xiàn)出高活性和高選擇性 等優(yōu)異的催化性能。在反應(yīng)中，納米催化劑的尺寸、形貌、表面性質(zhì)等對其活性和選擇性起 到了關(guān)鍵的作用。納米催化劑制備過程中的條件，如原料濃度、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、溶劑比 例和表面活性劑等，對于控制制備納米催化劑至關(guān)重要。目前，人們對各種納米催化劑的制 備和應(yīng)用做了大量研究，取得了豐碩的成果，同時也提出了納米催化劑在實際應(yīng)用中出現(xiàn) 的許多問題。本發(fā)明立足于綠色、廉價、簡易、可工業(yè)化放大的制備方法，來獲得磺胺嘧啶鐵 鈀納米粒子。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備過程簡單且 成本低的可作為高效催劑的磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種可作為高效催劑的磺胺嘧 啶鐵鈀納米粒子復(fù)合粒子的制備方法，包括以下步驟：
[0006] 將磺胺嘧啶溶于適量的蒸餾水中，配制成有機配體溶液；
[0007] 將鐵鹽溶于適量的弱酸性水中，配制成鐵鹽溶液；
[0008] 將鈀鹽溶于適量的蒸餾水中，配制成鈀鹽溶液；
[0009] 將上述鐵鹽溶液與鈀鹽溶液混合，形成混合溶液，將混合溶液快速加入到機配體 溶液中，然后將含有鐵鹽、鈀鹽和磺胺嘧啶有機配體的溶液轉(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不 銹鋼反應(yīng)釜中，120~160 °C水熱反應(yīng)12~24h，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾，干燥，即獲得所 述磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子材料。
[0010] 所述鐵鹽、鈀鹽和磺胺嘧啶有機配體的溶液中，鐵、鈀與磺胺嘧啶物質(zhì)的量之比為 3:1:4~3:1:8〇
[0011]優(yōu)選的，所述鐵鹽為氯化鐵和硝酸鐵中的任意一種；
[0012] 優(yōu)選的，所述鈀鹽為氯化鈀和醋酸鈀中的任意一種；
[0013] 優(yōu)選的，所述磺胺嘧啶有機配體的物質(zhì)的量濃度為2~4mmol/L。
[0014] 本發(fā)明提供一種磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子，所述磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子是 根據(jù)上述磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子的制備方法制備得到。
[0015] 優(yōu)選地，所述磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子作為高效催化劑，用于催化碳-碳鍵偶聯(lián) 反應(yīng)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0017] (1)上述有機配體磺胺嘧啶具有不對稱的獨特的結(jié)構(gòu)，同時含有氨基等吸電子基 團，對配體電子的離域性產(chǎn)生獨特的影響，從而對配體的電子層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因而形成的 化合物具有獨特的物理化學(xué)性質(zhì)。
[0018] (2)由于上述磺胺嘧啶電子的離域性強且具有不對稱性，可以和鐵離子和鈀離子 在不同方向進行配位，形成磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子。此納米粒子性能穩(wěn)定，在催化碳-碳鍵偶聯(lián)反應(yīng)中，顯示了較高的反應(yīng)活性，產(chǎn)率可達95 %以上。
[0019] (3)上述磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子制備過程簡單，成本低，適合大量生產(chǎn)。
[0020] (4)本發(fā)明通過選用兩種不同的金屬鹽，控制反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度，實現(xiàn)磺胺嘧啶 鐵鈀納米復(fù)合粒子粒徑的大小及分散性的有效調(diào)控，獲得粒徑不同的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù) 合粒子，其在催化領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子材料的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0023] 實施例1
[0024] 稱取3mmol的Fe(N〇3)3 · 9H2〇溶于15mL pH為5的水溶液中，將lmmol的PaCl2溶于和 10mL的蒸餾水中，將鐵和鈀的溶液混合，形成混合溶液;稱取4mmol的磺胺啼啶溶于20mL蒸 餾水中，在攪拌狀態(tài)下，將鐵和鈀的溶液混合快速加入到磺胺嘧啶溶液中，然后將含有鐵、 鈀和磺胺嘧啶配體的溶液轉(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，120°C水熱反應(yīng) 24h，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾，干燥，即獲得所述磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子材料。用掃 描電鏡觀察所得納米復(fù)合粒子的形貌，如圖1所示。
[0025] 實施例2
[0026] 稱取3mmol的FeCb溶于15mL pH為5的水溶液中，將lmmol的PaCl2溶于和lOmL的蒸 餾水中，將鐵和鈀的溶液混合，形成混合溶液;稱取8mmol的磺胺嘧啶溶于20mL蒸餾水中，在 攪拌狀態(tài)下，將鐵和鈀的溶液混合快速加入到磺胺嘧啶溶液中，然后將含有鐵、鈀和磺胺嘧 啶配體的溶液轉(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，160 °C水熱反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束 冷卻至室溫，過濾，干燥，即獲得所述磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子材料。
[0027] 實施例3
[0028] 稱取3mmol的Fe(N03)3 · 9H20溶于15mL pH為5的水溶液中，將lmmol的醋酸鈀溶于 和10mL的蒸餾水中，將鐵和鈀的溶液混合，形成混合溶液;稱取6mmol的磺胺啼啶溶于20mL 蒸餾水中，在攪拌狀態(tài)下，將鐵和鈀的溶液混合快速加入到磺胺嘧啶溶液中，然后將含有 鐵、鈀和磺胺嘧啶配體的溶液轉(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，140°C水熱反應(yīng) 20h，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾，干燥，即獲得所述磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子材料。
[0029] 以實施例1，實施例2和實施例3制備的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子為例，進行催化 反應(yīng)：
[0030] 使用實施例1制備的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子作為催化劑進行催化反應(yīng)，反應(yīng) 條件為:將1. Ommol對鵬苯乙釀、1.2mmol對甲基苯硼酸和3. Ommol K2⑶3，在空氣氛圍中于 H20/Et0H混合溶劑中反應(yīng)，該混合溶劑由3mL水和4mL乙醇組成，反應(yīng)溫度為90 °C，反應(yīng)時間 為8h，采用柱色譜法分離產(chǎn)物，產(chǎn)率為99 %。反應(yīng)方程式如下：
[0032]使用實施例2制備的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子作為催化劑進行催化反應(yīng)，反應(yīng) 條件為:將1. Ommol對溴苯甲醚、1.2mmol對甲基苯硼酸和3. Ommol K2⑶3,在空氣氛圍中于 H20/Et0H混合溶劑中反應(yīng)，該混合溶劑由3mL水和4mL乙醇組成，反應(yīng)溫度為90 °C，反應(yīng)時間 為8h，采用柱色譜法分離產(chǎn)物，產(chǎn)率為97 %。反應(yīng)方程式如下：
[0034]使用實施例3制備的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子作為催化劑進行催化反應(yīng)，反應(yīng) 條件為:將1.〇臟〇1對鵬苯乙釀、1.21111]1〇1苯硼酸和3.〇1111]1〇11(2(1)3，在空氣氛圍中于112〇/^1:0!1 混合溶劑中反應(yīng)，該混合溶劑由3mL水和4mL乙醇組成，反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時間為8h，采 用柱色譜法分離產(chǎn)物，產(chǎn)率為98 %。該反應(yīng)方程式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子的制備方法，其特征在于所述制備方法包括以下步 驟： 將磺胺嘧啶溶于適量的蒸餾水中，配制成有機配體溶液； 將鐵鹽溶于適量的PH為5的弱酸性水中，配制成鐵鹽溶液； 將鈀鹽溶于適量的蒸餾水中，配制成鈀鹽溶液； 將上述鐵鹽溶液與鈀鹽溶液混合，形成混合溶液，將混合溶液快速加入到機配體溶液 中，然后將含有鐵鹽、鈀鹽和磺胺嘧啶有機配體的溶液轉(zhuǎn)移到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼 反應(yīng)釜中，120~160°C水熱反應(yīng)12~24h，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾，干燥，即獲得所述磺 胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子材料； 所述鐵鹽、鈀鹽和磺胺嘧啶有機配體的溶液中，鐵、鈀與磺胺嘧啶物質(zhì)的量之比為3:1: 4 ~3:1:8; 所述鐵鹽為氯化鐵和硝酸鐵中的任意一種； 所述鈀鹽為氯化鈀和醋酸鈀中的任意一種； 所述磺胺嘧啶有機配體的物質(zhì)的量濃度為2~4mmol/L。2. -種磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子，其特征在于，所述磺胺啼啶鐵鈀納米復(fù)合粒子根 據(jù)權(quán)利要求1所述的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子的制備方法制備得到。3. -種如權(quán)利要求2所述的磺胺嘧啶鐵鈀納米復(fù)合粒子，其特征在于，所述磺胺嘧啶鐵 鈀納米復(fù)合粒子作為高效催化劑，用于催化碳-碳鍵偶聯(lián)反應(yīng)。
【文檔編號】C07D239/69GK105949134SQ201610283329
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】吳克琳, 李星, 趙亞云
【申請人】寧波大學(xué)