Új típusú, rétegszerkezetű fémkatalizátorok előállítása, jellemzése és alkalmazása heterogén katalitikus reakciókban = Preparation and characterization of novel layer-structured metal catalysts, applications in heterogeneous catalytic reactions

摘要

Új szintézismódszereket dolgoztunk ki kationos tenziddel stabilizált, szabályozott méretű Pd és Pt nanorészecskék előállítására rétegszerkezetű agyagásványokban és mezopórusos hordozókban. A minták szerkezetét röntgendiffrakcióval és elektronmikroszkópos vizsgálatokkal tanulmányoztuk, katalitikus tulajdonságaikat folyadékfázisú hidrogénezési reakciókban vizsgáltuk. Pd katalizátorokon főként sztereoszelektív átalakulásokat tanulmányoztunk, Pt katalizátorokon kemoszelektív és enantioszelektív reakciókat is végrehajtottunk. A fenti reakciókban a minták nagymértékben aktív és szelektív katalizátoroknak bizonyultak. MCM-41 alapú katalizátorokra kimutattuk, hogy a mezopórusokban elhelyezkedő fémrészecskék katalitikusan aktívak, ezért a minták alakszelektív tulajdonsággal rendelkeznek. A fenti szintézismódszerek alapján monodiszperz Pd nanorészecskéket állítottunk elő rétegszerkezetű grafit-oxid hordozóban. A jelentős rétegközti fémtartalommal rendelkező Pd/grafit-oxid minták belső alkinek hidrogénezési reakcióiban kimagasló katalitikus aktivitást és cisz-alkén sztereoszelektivitást mutattak. Hordozós Pd katalizátorok folyadékfázisú diszperzitásának meghatározására új kísérleti módszert dolgoztunk ki, amely folyadékkromatográfiás vizsgálatokon alapul. Királis kationos tenzidet immobilizáltunk montmorillonit agyagásványon, tanulmányoztuk a minta szerkezetét, duzzadóképességét és katalitikus tulajdonságait benzaldehid dietil-cinkkel végzett enantioszelektív alkilezési reakciójában. | Novel synthesis methods, based on the application of cationic surfactants as stabilizers, have been developed for the generation of Pd and Pt nanoparticles of controlled crystallite size in layer-structured clay minerals and mesoporous materials. Structural characterization was performed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The catalytic performances of the samples were tested in liquid-phase alkene and alkyne hydrogenations. For Pd nanoparticles, mostly stereoselective reactions were studied, whereas for Pt particles, chemoselective and enantioselective reactions were also investigated. Most of the samples proved to be highly active and selective catalysts. Further, Pd and Pt nanoparticles immobilized in the mesopores of MCM-41 were found to be shape selective catalysts. The above synthesis procedure was extended to the preparation of monodispersed Pd nanoparticles in graphite oxide. The Pd/graphite-oxide materials, which contained a significant amount of intercalated metal particles, exhibited outstanding catalytic activities and Z-alkene stereoselectivities for the hydrogenations of internal alkynes. A novel experimental method, liquid chromatography, has been developed for determination of the liquid-phase dispersion of supported Pd catalysts. A chiral cationic surfactant was immobilized in montmorillonite and investigated as a heterogeneous catalyst for the enantioselective alkylation of benzaldehyde with diethylzinc.