多功能石墨烯催化劑的制備及其在有機(jī)合成反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)，巨大的比表面積和杰出的機(jī)械、電學(xué)性質(zhì)，因此可以作為非均相催化劑的優(yōu)良載體。本課題以多功能石墨烯復(fù)合材料的制備及應(yīng)用為核心進(jìn)行了多方面的探索。首先借助石墨烯的衍生物—氧化石墨烯片層上豐富的含氧官能團(tuán)，使用硅烷化的方法將氨基化合物通過(guò)共價(jià)鍵的方式負(fù)載在氧化石墨烯片層上，分析結(jié)果顯示，氨基均勻地分布在氧化石墨烯片層表面，氨基的濃度達(dá)到1.91 mmol g–1。在利用其作為雙功能催化劑催化合成2-硝基苯乙烯時(shí)，催化劑

2、具有良好的協(xié)同催化效果，在伯胺與叔胺的比例為1：1時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)苯甲醛的轉(zhuǎn)化率為99.5％，目標(biāo)產(chǎn)物2-硝基苯乙烯的選擇性為100%。另外，本文還通過(guò)利用伯胺與磷鎢酸之間的電子相互作用，成功的將無(wú)機(jī)酸磷鎢酸和有機(jī)堿氨基化合物共同負(fù)載在氧化石墨烯上，制備出磷鎢酸和有機(jī)堿共同修飾的氧化石墨烯催化劑，并發(fā)現(xiàn)該催化劑在一鍋連串脫保護(hù)-亨利反應(yīng)中有很好的催化效果和協(xié)同催化作用，當(dāng)酸堿比例為0.2：1時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)苯甲醛二甲基縮醛100%的轉(zhuǎn)化率，2-

3、硝基苯乙烯99.2%的收率，并且通過(guò)簡(jiǎn)單的醇洗、水洗、凍干，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)用，這種酸堿雙功能催化劑不僅可以節(jié)省分離純化步驟和溶劑的使用量，還可以減少中間產(chǎn)物的分離步驟從而增加產(chǎn)物的收率。
　　受無(wú)機(jī)酸有機(jī)堿可以共同修飾氧化石墨烯的啟發(fā)，使用硅烷化的方法，成功的制備了廣義酸堿修飾的氧化石墨烯催化劑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，廣義酸脲丙基基團(tuán)、廣義堿2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基基團(tuán)可以均勻的分布在氧化石墨烯的表面，負(fù)載濃度分別是2.48和0.62m

4、mol g–1，該催化劑在亨利反應(yīng)中可以表現(xiàn)出很好的協(xié)同催化作用，當(dāng)廣義堿：廣義酸比例為1：4時(shí)，產(chǎn)物的收率可以達(dá)到88.4%，催化劑的總轉(zhuǎn)換數(shù)即TON值可以達(dá)到124.5。另外，本文還對(duì)石墨烯負(fù)載同一分子酸堿催化進(jìn)行了研究，采用酯化的方法，成功的制備了脯氨酸修飾的氧化石墨烯催化劑，分析表明脯氨酸分子可以穩(wěn)定并均勻的負(fù)載在氧化石墨烯上，該催化劑在醇醛縮合反應(yīng)中催化效果顯著，在沒(méi)有任何溶劑參與的條件下，苯甲醛的轉(zhuǎn)化率高達(dá)91.9%，其在復(fù)