負(fù)載不同形貌鈀納米粒子催化劑的制備及催化Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的研究.pdf

1、鈀負(fù)載型催化劑用于催化碳-碳鍵之間的偶聯(lián)反應(yīng)，此反應(yīng)是現(xiàn)代合成反應(yīng)中重要的反應(yīng)之一，在各種化合物的合成中得到廣泛應(yīng)用。其中類似的偶聯(lián)反應(yīng)包括Stille偶聯(lián)反應(yīng)、Heck偶聯(lián)反應(yīng)和Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)等。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)已成為制備聯(lián)苯類化合物最直接有效的方法。此反應(yīng)是在有機(jī)溶劑中，由各種配體鈀進(jìn)行催化反應(yīng)。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中有很多優(yōu)點(diǎn)，比如操作簡單，原料廣泛易得，產(chǎn)量高。但是有許多文獻(xiàn)報(bào)道鈀高效催化碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)具有單

2、一的合成方法，原料較貴，反應(yīng)后產(chǎn)物很難回收再利用。近年來的熱點(diǎn)是研究活性高、選擇性高的鈀催化劑在石油化工中的應(yīng)用。Suzuki反應(yīng)目前主要應(yīng)用到醫(yī)藥生產(chǎn)、功能高分子材料及液晶材料的合成中。大多數(shù)報(bào)道的Suzuki反應(yīng)都是用芳基溴化物、芳基碘化物或者是芳基氯化物進(jìn)行合成反應(yīng)的。現(xiàn)階段，大部分催化劑都是將鈀負(fù)載到配體上合成均相催化劑，雖然均相催化劑催化的效果好，但是反應(yīng)之后很難進(jìn)行回收再利用，從而浪費(fèi)金屬鈀，污染環(huán)境特別是水污染，使得成本增

3、加。所以設(shè)計(jì)合成出可回收可再利用的負(fù)載型鈀催化劑，是近幾年Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的主要研究方向。納米粒子的尺寸、組成及結(jié)晶度、分散性及形貌等會(huì)影響自身的催化活性和選擇性能。形貌的不同是與頂角和邊上的原子比例不同有關(guān)，其導(dǎo)致了鈀納米粒子的選擇性能和催化性能的不同，從而這引起了人們的極大關(guān)注。
　　催化的研究顯示，金屬納米粒子的活性與形狀和粒徑大小有關(guān)。具有不同形貌的鈀催化劑，對(duì)催化C-C偶聯(lián)的反應(yīng)的選擇性和活性不同。載體類型因其結(jié)構(gòu)組

4、成和性質(zhì)的不同對(duì)催化劑性能的也有明顯的影響。就其而言，載體具有相連通的孔結(jié)構(gòu)，有利于傳質(zhì)，高比表面積和孔隙率則提供足夠的負(fù)載量和傳質(zhì)面積，通過活化引入功能基團(tuán)可與金屬形成強(qiáng)化學(xué)鍵。
　　本論文制備不同形貌的鈀納米粒子，并用二氧化鈦負(fù)載，對(duì)鈀納米粒子和負(fù)載鈀催化劑其進(jìn)行TEM、XRD、XPS表征。催化間溴甲苯與苯硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，通過產(chǎn)率的變化確定其最佳溫度、時(shí)間。
　　以PVP為保護(hù)劑，氯化鈀為鈀源，以NaBH4為

5、還原劑，苯甲醇為溶劑在室溫下反應(yīng)5 min制得絨球狀Pd納米粒子。改變溫度與時(shí)間，同樣的保護(hù)劑和前驅(qū)體，以甲酸銨為還原劑，二次蒸餾水作溶劑獲得類球形鈀納米粒子。同樣以三縮四乙二醇為還原劑，乙醇為溶劑獲得二十面體鈀納米粒子。并對(duì)鈀納米粒子進(jìn)行TEM、XRD、XPS表征，觀察其形態(tài)、計(jì)算粒徑大小。絨球狀納米粒子粒徑最大，為自組裝體。
　　在所制備的不同形貌的鈀溶液中加入二氧化鈦金屬氧化物，在室溫下攪拌24 h，使其能夠充分吸附鈀納米粒

6、子。設(shè)置溫度25°C，真空旋干，冷卻至室溫，真空干燥。并對(duì)負(fù)載不同形貌的鈀進(jìn)行TEM、XRD表征，觀察到在二氧化鈦載體上均負(fù)載了鈀納米粒子，并觀察到二氧化鈦載體上的鈀納米粒子形貌由于在旋干過程中受溫度和溶劑去除的影響使得形貌發(fā)生了一些改變，都趨于各向同性。并用電感耦合等離子體（ICP）發(fā)射光譜法來測(cè)試催化劑中的鈀的含量，其中絨球狀鈀納米粒子中的含量最多。
　　以碳酸鉀為堿試劑，負(fù)載不同形貌的鈀納米粒子作為催化劑，以DMF水溶液（D