钯纳米粒子的制备及催化硝基苯加氢反应研究

摘要

本论文从环境友好和高效催化的目的出发，以聚乙烯醇(PVA)为稳定剂，探究了水相PVA-Pd纳米催化剂催化硝基苯加氢制备苯胺。在水相中，采用氢气还原法制备了 PVA-Pd纳米催化剂，Pd纳米粒子的平均粒径为3.2 nm。在较佳工艺条件下：底物与催化剂摩尔比(S/C)1:500、温度45℃、H2压力2 MPa、反应时间3 h，硝基苯的转化率为99.30％，苯胺的选择性为100%。催化剂重复使用4次后，硝基苯的转化率仍在90%以上。
　　以三嵌段共聚物 P123(PEO20-PPO70-PEO20)为稳定剂，探究了水相 P123-Pd纳米催化剂催化硝基苯加氢制备苯胺。在水相中，采用氢气还原法制备了 P123-Pd纳米催化剂，Pd纳米粒子的平均粒径为2.5 nm。在较佳工艺条件下：底物与催化剂摩尔比(S/C)1:500、温度60℃、H2压力3 MPa、反应时间1 h，硝基苯的转化率为99.40%，苯胺的选择性为100%。催化剂重复使用5次，活性和选择性均无明显变化。
　　基于离子液体的静电位阻双重稳定作用，探究了聚醚十八胺离子液体-Pd纳米催化剂催化硝基苯加氢制备苯胺。考察了离子液体的聚合度、烷基链和阴离子对 Pd纳米粒子尺寸及形貌的影响。在较佳工艺条件下：底物与催化剂摩尔比(S/C)1:2000、70℃、H2压力2 MPa、反应时间3 h，硝基苯的转化率为96.05%，苯胺的选择性为100%，催化剂循环使用6次后，催化性能无明显变化。
　　上述工作涵盖了制备金属 Pd纳米粒子的聚合物稳定法和离子液体稳定法。采用透射电镜(TEM)、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、X射线衍射(XRD)等技术对 Pd纳米催化剂进行了表征。三种稳定剂与 Pd纳米粒子之间发生物理和化学吸附作用，包裹 Pd纳米粒子后，形成了局部的微环境。这种微环境在增溶底物、促进底物与催化剂接触等方面发挥了巨大的作用。因此三种催化体系都体现出催化活性高、选择性好等优点，具有良好的重复使用性。以水或离子液体为反应介质，无论催化剂的制备还是硝基苯的加氢反应都在温和及环境友好的条件下进行。此外，产物与催化剂易分离。该研究为硝基苯催化加氢制备苯胺提供了有效方法，也为其它芳香硝基化合物的催化加氢提供借鉴。

目录

前言

1文献综述

1.1硝基苯制备苯胺

1.2金属纳米催化剂

1.3高聚物稳定金属纳米催化剂的研究进展

1.5选题背景及意义

2 PVA稳定的Pd纳米粒子催化硝基苯加氢反应研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

3 P123胶束稳定的Pd纳米粒子催化硝基苯加氢反应研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4聚醚十八胺离子液体稳定的Pd纳米粒子催化硝基苯加氢反应研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

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