一种四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂及其制备方法和应用

本发明属于催化剂，具体涉及一种四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、硅氢加成反应是指含有硅氢键的有机化合物和不饱和化合物在一定条件下进行的加成反应，是合成有机硅偶联剂和功能化有机硅化合物及聚合物的重要途径，在有机硅化学领域占有重要的地位。而在硅氢加成反应中，催化剂的选择和制备是尤为重要的，直接影响反应的效率和产物的选择性。

2、目前，铂化合物是催化硅氢加成反应的主要催化剂。其活性最高，应用也最广泛。speier催化剂：氯铂酸和异丙醇溶液和karstedt铂催化剂：1,3-二乙烯基-1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷与铂的络合物，自发现至今，一直是硅氢加成反应中应用广泛的催化剂，其活性高，但加成产物选择性低，反应副产物较多。

3、目前，研究人员已经设计并制备出新一代多相催化剂，无机载体和有机高聚物负载的金属催化剂逐渐成为有机硅化学的一个重要研究领域。无机载体负载型催化剂在反应介质中具有良好的稳定性，机械强度高，极大地避免了载体的溶胀及由此衍生的副作用，因此能在连续反应体系中得到应用。但是目前的多相催化剂的循环稳定性较差，无法实现多次重复使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂催化不饱和烃与含氢硅烷加成反应时产物收率高且催化剂循环稳定性高，使用寿命长。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将四氧化三铁、四乙氧基硅烷和有机溶剂混合进行水解反应，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁；

5、将硅烷官能团化的双齿有机配体化合物、铂化合物和有机溶剂混合进行螯合反应，得到硅烷官能团化的双齿螯合型铂化合物；所述硅烷官能团化的双齿有机配体化合物含有二苯膦基、二苯胂基、乙烯基或联吡啶基；

6、将所述硅烷官能团化的双齿螯合型铂化合物、二氧化硅包覆的四氧化三铁和有机溶剂混合进行缩合反应，得到四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂。

7、优选的，硅烷官能团化的双齿有机配体化合物包括4-[3-(三乙氧硅基)丙基氨基]-2-戊酮、乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙胺基)丙基三乙氧基硅烷、双-(二苯基磷亚甲基)氨丙基三乙氧基硅烷、三甲氧基硅基丙基二苯胂基乙烯基醚和4,4'-双[3-(三乙氧硅基)丙基胺甲基]-2,2'-联吡啶中的一种或多种。

8、优选的，所述四氧化三铁的粒径为50～100nm，饱和磁矩为60～90emu/g，比表面积为40～50m2/g。

9、优选的，所述四乙氧基硅烷的二氧化硅的质量含量≥30％；所述四乙氧基硅烷的酸度以hcl计＜0.001％。

10、优选的，所述铂化合物包括ptcl4、氯铂酸和k2ptcl4中的一种或多种。

11、优选的，所述四氧化三铁和四乙氧基硅烷的摩尔比为(1～3)：1。

12、优选的，所述硅烷官能团化的双齿有机配体化合物的制备方法包括以下步骤：

13、将双齿有机配体化合物、3-氨丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和有机溶剂混合进行反应，得到硅烷官能团化的双齿有机配体化合物；所述双齿有机配体化合物和3-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为0.5～1:1.2。

14、优选的，硅烷官能团化的双齿有机配体化合物和铂化合物的摩尔比为1:1。

15、本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂，包括二氧化硅包覆的四氧化三铁以及偶联在所述二氧化硅包覆的四氧化三铁的二氧化硅表面的双齿螯合型铂化合物。

16、本发明提供了上述技术方案所述的四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂在不饱和烃与含氢硅烷加成反应中的应用，所述不饱和烃包括烯烃和/或炔烃。

17、本发明提供了一种四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂的制备方法，包括以下步骤：将四氧化三铁、四乙氧基硅烷和有机溶剂混合进行水解反应，得到二氧化硅包覆的四氧化三铁；将硅烷官能团化的双齿有机配体化合物、铂化合物和有机溶剂混合进行螯合反应，得到硅烷官能团化的双齿螯合型铂化合物；所述硅烷官能团化的双齿有机配体化合物含有二苯膦基、二苯胂基、乙烯基或联吡啶基；将所述硅烷官能团化的双齿螯合型铂化合物、二氧化硅包覆的四氧化三铁和有机溶剂混合进行缩合反应，得到四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂。本发明提供的制备方法以四氧化三铁磁性材料作为负载型催化剂的载体，有利于在反应体系中分离催化剂，为了实现四氧化三铁对铂化合物的负载，本发明首先采用四乙氧基硅烷通过水解在四氧化三铁表面形成二氧化硅层；然后将将硅烷官能团化的双齿有机配体化合物、铂化合物和有机溶剂混合进行螯合反应，利用双齿有机配体化合物和铂化合物发生螯合反应，得到硅烷官能团化的双齿螯合型铂化合物，最后利用硅烷官能团化和四氧化三铁表面的二氧化硅发生缩合反应，将铂化合物负载在四氧化三铁表面，本发明制备的四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂催化不饱和烃与含氢硅烷加成反应时产物收率高且催化剂循环稳定性高，使用寿命长。

技术特征：

1.一种四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硅烷官能团化的双齿有机配体化合物包括4-[3-(三乙氧硅基)丙基氨基]-2-戊酮、乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙胺基)丙基三乙氧基硅烷、双-(二苯基磷亚甲基)氨丙基三乙氧基硅烷、三甲氧基硅基丙基二苯胂基乙烯基醚和4,4'-双[3-(三乙氧硅基)丙基胺甲基]-2,2'-联吡啶中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述四氧化三铁的粒径为50～100nm，饱和磁矩为60～90emu/g，比表面积为40～50m2/g。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述四乙氧基硅烷的二氧化硅的质量含量≥30％；所述四乙氧基硅烷的酸度以hcl计＜0.001％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铂化合物包括ptcl4、氯铂酸和k2ptcl4中的一种或多种。

6.根据权利要求1、3或4所述的制备方法，其特征在于，所述四氧化三铁和四乙氧基硅烷的摩尔比为(1～3)：1。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷官能团化的双齿有机配体化合物的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，硅烷官能团化的双齿有机配体化合物和铂化合物的摩尔比为1:1。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂，其特征在于，包括二氧化硅包覆的四氧化三铁以及与所述二氧化硅偶联的双齿螯合型铂化合物。

10.权利要求9所述的四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂在不饱和烃与含氢硅烷加成反应中的应用，所述不饱和烃包括烯烃和/或炔烃。

技术总结
本发明属于催化技术领域，具体涉及一种四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂及其制备方法和应用。本发明首先采用四乙氧基硅烷通过水解在四氧化三铁纳米粒子表面形成二氧化硅层；然后将硅烷官能团化的双齿有机配体化合物、铂化合物和有机溶剂混合进行反应，得到硅烷官能团化的双齿螯合型铂化合物，最后利用三乙氧基硅烷官能团和四氧化三铁表面的二氧化硅发生缩合反应，将铂化合物负载在四氧化三铁表面，本发明制备的四氧化三铁负载双齿螯合型铂催化剂催化不饱和烃与含氢硅烷加成反应时产物收率高且催化剂循环稳定性高，使用寿命长。

技术研发人员：游胜勇,曾邱,方洁,徐长江,夏冬冬,李玲,赵朝委,邹吉勇,董晓娜,江浪
受保护的技术使用者：江西省科学院应用化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1