负载型钯铁双金属催化剂在偶联和氢化反应中的性能研究

摘要

氧化铝作为化工催化行业广泛应用的非均相催化剂载体，其具有良好的孔径分布、较大的孔容和比表面积等优点。氧化铝载体较大的孔体积和大孔分布的孔结构有助于反应物扩散和吸附到催化剂表面并提高反应活性，同时也有利于反应产物从催化剂表面离开，从而提高催化剂的稳定性。氮化硼纳米片（BNNS）由六方氮化硼（h-BN）剥离而来，它具有类似于少层石墨烯纳米片的结构且具有更强的啮合作用。BNNS具有许多优良的性质：如高的化学稳定性，良好的抗化学腐蚀性等，根据理论计算的结果可知BNNS带有一定的电负性。BNNS负载金属纳米粒子制备而成的催化剂已被应用于催化许多有机反应并且表现出良好的催化效果，这可能与过渡金属的dz2轨道与BNNS的N-pz和B-pz轨道的重叠有关。此外，双金属纳米催化剂不仅结合了单金属元素的固有性质，而且也展示出优于一些普通单金属催化剂的独特性质，因此这就为发展具有高选择性、高活性和良好稳定性的新型催化剂提供了平台。因此我们以氧化铝和BNNS为载体负载钯铁双金属纳米粒子，从而制备出非均相催化剂并研究它们的催化性能。
　　（1）采用沉淀沉积法制备出钯负载量较低的双金属非均相催化剂Pd-Fe/Al2O3（0.3wt％ Pd和4.8wt% Fe），该催化剂在钯使用量为0.3mol%对Suzuki-Miyaura偶联反应产生良好的催化效果，相较于单金属Pd/Al2O3催化效能有明显提高。
　　（2）同样地，采用沉淀沉积法制备出Pd-Fe/BNNS非均相催化剂，该催化剂具有独特的核壳结构，钯核被一层厚厚的壳（氧化铁）包裹着，从而有效抑制了钯纳米粒子的团聚。Pd-Fe核壳结构被锚定在BNNS上，组成一个整体，铁的引入不仅大大降低了钯的用量，而且通过协同作用提高了催化效能。该催化剂在进行Suzuki–Miyaura偶联反应的过程中，不需要配体、表面活性剂的参与和惰性气体的保护同时产生较高的TOF值。
　　（3）Pd-Fe/BNNS非均相催化剂应用于硝基芳香化合物转移氢化反应，取得了良好的效果。该反应采用无毒无害的水做溶剂、NaBH4做氢供体，在低温常压条件下进行，节约了资源并且响应了“绿色化学”的环保需求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 双金属纳米催化剂及其应用

1.3 非均相催化剂及其载体

1.4 Suzuki-Miyaura偶联反应

1.5 硝基芳香化合物还原反应

1.6 本论文的研究意义、内容及创新点

参考文献：

第二章 Pd-Fe/Al2O3非均相催化剂在Suzuki-Miyaura偶联反应中的应用

2.1前言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4 结论

参考文献：

第三章 Pd-Fe/BNNS作为一种高效的催化剂在Suzuki-Miyaura偶联反应中的应用

3.1前言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4 结论

参考文献：

第四章Pd-Fe/BNNS在硝基化合物催化转移氢化中的应用

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献：

硕士期间发表论文和专利

致谢

附：联苯及其衍生物核磁氢谱