水相中纳米Ru簇催化苯乙酮转移氢化反应的研究

摘要

与传统催化加氢反应相比，催化转移氢化作为一种更为绿色的加氢反应，对设备要求较低，具有反应条件温和以及危险性低等优势。针对目前均相催化转移氢化反应存在的不足，本文首先以PVP为稳定剂，采用微波辐射加热的方式制备了一种适用于水/有机两相的纳米Ru簇，对其进行了TEM表征，并考察了制备条件对Ru簇的影响；然后以“一锅法”为主，将此纳米Ru簇用于催化苯乙酮的转移氢化反应，着重考察了反应温度、PVP用量、体系所用碱的种类及浓度和反应时间等对该催化体系催化效果的影响，确定了最佳反应参数；最后考察了该催化体系的重复使用效果。通过研究主要得出以下结论：
　　（1）PVP为稳定剂较好的稳定和分散了纳米Ru簇，所得团簇粒径较小，分布均匀；以水合肼、KOH混和溶液为还原前驱体RuCl3的还原剂，其还原强度较为合适，水合肼与RuCl3的适宜用量比约在6:1左右；制备纳米Ru簇过程中，加料顺序将对所制Ru簇的尺寸等性能产生影响，采用“将PVP与前驱体的混合溶液逐滴滴加进快速搅拌着的还原剂溶液中”的加料顺序最为合适，制备的Ru簇均匀分散，形态稳定。
　　（2）在不同PVP用量下，该Ru簇催化苯乙酮转移氢化的反应效果随温度的升高均呈现出先迅速增大后缓慢增长的特点，该Ru簇催化苯乙酮转移氢化反应的最佳温度在95℃左右；
　　（3）PVP用量过多或过少都不适合此纳米Ru簇正常的催化作用，反应的产率随PVP用量的增大呈现先升高后降低的规律。在95℃的反应温度下，PVP与RuCl3的最佳用量比为65:1。
　　（4）分别使用KOH、NaOH、LiOH为反应的增效剂时，反应产率随碱浓度的变化规律相似：随着催化体系中碱浓度的增大，反应产率不断升高，当碱浓度增大到某一个值后，反应产率达到最高值，此后反应产率基本不再受碱浓度的影响。对比这三种碱的使用情况，以KOH为反应增效剂时效果最好，最佳浓度为0.5000mol/L。
　　（5）反应产率随反应时间的延长先是不断增大，当反应时间到达120min后，反应产率基本不再变化。可认为在反应温度为95℃，PVP与RuCl3用量比为65:1，KOH浓度为0.5000mol/L的反应条件下，最佳反应时间为120min，反应最大产率为59.7％。
　　（6）以萃取、静置分层的方式分离产物和催化体系的方法既简捷又温和，具有较高的可行性；在最佳反应条件（反应温度为95℃、PVP与 RuCl3用量比为65:1、KOH浓度为0.5000mol/L、反应时间为120min）下，该催化体系可有效使用2~3次；随着重复使用次数的增加，该催化体系中的Ru簇开始出现越来越严重的聚集现象，特别是在使用2次之后，反应产率下降较迅速。

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1文献综述

1.1 水相反应介质的简介

1.2 转移氢化反应的概述

1.3 纳米金属簇催化剂概述

1.4选题依据、研究目的和研究任务设计

2实验仪器与分析方法

2.1主要试剂与仪器

2.2 催化剂表征所使用仪器

2.3产物分析条件以及分析方法

3纳米Ru簇的制备及表征

3.1前言

3.2纳米Ru簇的制备

3.3纳米Ru簇的表征

3.4 结果与讨论

4纳米Ru簇催化苯乙酮转移氢化反应

4.1 前言

4.2反应温度的影响

4.3 PVP与Ru用量比的影响

4.4水相中碱的种类及浓度的影响

4.5 反应时间的影响

4.6催化剂的重复使用情况

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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