承載鈀復(fù)合催化劑的反應(yīng)器催化Heck和Suzuki反應(yīng)性能研究.pdf

1、貴金屬鈀因其卓越的催化性能被廣泛用于有機(jī)合成工業(yè)，然而傳統(tǒng)的鈀基催化劑具有造價(jià)高、產(chǎn)生鈀黑、易團(tuán)聚、易失活等缺點(diǎn)。由于金屬納米粒子具有尺寸小，表面積大等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，使其在催化領(lǐng)域表現(xiàn)出較好的活性和選擇性。本文在一維碳纖維載鈀復(fù)合催化劑制備方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)、化學(xué)還原和低溫碳化等方法將催化劑直接附著在特定裝置的內(nèi)壁上從而設(shè)計(jì)出一種全新而便捷的催化反應(yīng)器，此反應(yīng)器與內(nèi)壁附著的催化劑為一個(gè)整體，可循環(huán)使用多次而無(wú)需回收催化劑，具有可

2、行性、創(chuàng)新性且操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。本論文的具體內(nèi)容如下：
　　（1）利用靜電紡絲技術(shù)結(jié)合化學(xué)改性、浸漬還原以及高溫碳化等方法制備了改性聚丙烯腈（PAN）碳納米纖維載鈀納米粒子復(fù)合催化劑，并考察了其Heck反應(yīng)的催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)化學(xué)改性法制備的復(fù)合材料催化劑，大大增加了鈀粒子的負(fù)載量，表現(xiàn)出較好的催化性能，且循環(huán)五次后催化活性沒(méi)有降低。
　　（2）在此基礎(chǔ)上，在聚丙烯腈（PAN）前驅(qū)體溶液里摻入另外一種高分子聚苯乙烯（

3、PS）作為熱分解聚合物，經(jīng)過(guò)高溫碳化階段PS受熱分解后得到具有多孔結(jié)構(gòu)的多孔改性碳纖維載鈀催化劑。此法不僅可改變催化劑的擴(kuò)散性能，增加底物與活性中心接觸的機(jī)會(huì)，提升結(jié)構(gòu)碳材料參與電子轉(zhuǎn)移和傳輸性，還增加了催化劑的內(nèi)比表面積，而通過(guò)化學(xué)改性后又進(jìn)一步增大纖維上鈀的負(fù)載量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此催化劑應(yīng)用于Heck偶聯(lián)反應(yīng)中表現(xiàn)出更為高效的催化活性。
　?。?）設(shè)計(jì)了一種新型的催化反應(yīng)器，即以聚丙烯腈（PAN）與氯化鈀（PdCl2）溶液為前

4、驅(qū)體，利用靜電紡絲技術(shù)在反應(yīng)器內(nèi)壁上附上一層均勻分布含有二價(jià)鈀離子的納米纖維膜，然后通過(guò)化學(xué)還原、預(yù)氧化或低溫碳化等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)鈀納米粒子在納米纖維催化劑的表面負(fù)載與催化劑在反應(yīng)器內(nèi)壁的附著。將該反應(yīng)體系同樣應(yīng)用于Heck反應(yīng)中，結(jié)果表明，附著復(fù)合納米鈀催化劑的反應(yīng)器具有較好的催化活性；由于 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)條件較為溫和，因此在上述的反應(yīng)器附著催化劑過(guò)程中，可將內(nèi)壁附著的含有二價(jià)鈀離子通過(guò)化學(xué)還原后的高分子纖維膜直接當(dāng)做催化劑并按照上