磁性纳米粒子负载过渡金属催化剂的制备及其在有机反应中的应用

发布时间：2017-06-25 03:10

  本文关键词：磁性纳米粒子负载过渡金属催化剂的制备及其在有机反应中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：催化剂在当今化工生产过程中占据着重要地位,是实现高效反应的重要途径。负载型催化剂可以解决均相催化剂存在的难分离、不易回收、污染产品等缺陷,因此备受关注。磁性纳米粒子可通过外加磁铁实现高效分离,且其表面容易进行功能化,实现活性物质的接枝；此外,其尺寸小,可均匀分散在溶液中,与反应物充分接触,大大提高反应速率。因此,开发磁性纳米粒子负载的金属催化剂具有十分重要的意义。本论文以硅胶包裹的磁性纳米粒子为载体,对其进行改性,引入叠氮基,然后通过"Click"反应,成功将金属配合物接枝到了载体表面,合成了两种新型磁性纳米粒子负载的催化剂Mn@MNP和Cu@MNP,并通过FT-IR、TEM、XRD、TGA、VSM、ICP-AES等手段对其进行了表征。将Mn@MNP用于醇类的氧化反应,表现出良好的催化性能。在110℃下,以二甲亚砜为溶剂,叔丁基过氧化氢为氧化剂,只需0.2 mo1%的用量,就能高效将醇氧化成相应的羰基化合物。催化剂通过外磁铁进行回收,经洗涤、干燥后即可重复使用。催化剂可循环使用5次,其催化活性并没有明显的下降。将Cu@MNP用于卤代芳烃的氨解反应,显示出了较高的催化活性。在100℃下,以二甲亚砜为溶剂,碳酸钾为碱,只需3 mo1%的用量,即可高效催化碘代和溴代芳烃的氨解反应,反应产率达83-97%。催化剂循环使用6次,产率只下降了9%,具有较好的重复使用性能。所制备的催化剂绿色环保、易回收、重复使用性能好,符合绿色化学的发展思想。
【关键词】：磁性纳米粒子 负载型催化剂 锰 铜 氧化反应 氨解反应
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 注释表7-11
• 1 绪论11-26
• 1.1 载体的种类12-16
• 1.1.1 有机载体的种类12
• 1.1.2 无机载体的种类12-16
• 1.2 固载化的方式16-17
• 1.2.1 浸渍法16
• 1.2.2 共沉淀法16-17
• 1.2.3 化学接枝法17
• 1.2.4 新兴技术17
• 1.3 磁性纳米粒子负载金属催化剂的研究进展17-25
• 1.4 本课题选题依据及研究内容25-26
• 2 磁性纳米粒子负载金属催化剂的合成及表征26-41
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-28
• 2.2.1 实验药品27
• 2.2.2 实验仪器27-28
• 2.3 磁性纳米粒子负载锰催化剂的制备28-31
• 2.3.1 2-羟基-4-炔丙氧基苯甲醛(1)的合成28-29
• 2.3.2 希夫碱配体2的合成29-30
• 2.3.3 锰配合物3的合成30
• 2.3.4 纳米四氧化三铁的制备30
• 2.3.5 硅胶包裹四氧化三铁的制备30
• 2.3.6 3-叠氮丙基三乙氧基硅烷(4)的合成30
• 2.3.7 表面叠氮基功能化的磁性纳米粒子5的制备30-31
• 2.3.8 磁性纳米粒子负载锰催化剂Mn@MNP的制备31
• 2.4 磁性纳米粒子负载铜催化剂的制备31-33
• 2.4.1 2-叔丁基-4-炔丙氧基苯酚(7)的合成31
• 2.4.2 2-羟基-3-叔丁基-5-炔丙氧基苯甲醛(8)的合成31-32
• 2.4.3 “Salen”希夫碱9的合成32-33
• 2.4.4 铜配合物10的合成33
• 2.4.5 表面叠氮基功能化的磁性纳米粒子5的制备33
• 2.4.6 磁性纳米粒子负载铜催化剂Cu@MNP的制备33
• 2.5 催化剂的表征33-40
• 2.5.1 磁性纳米粒子负载锰催化剂的表征33-37
• 2.5.2 磁性纳米粒子负载铜催化剂的表征37-40
• 2.6 本章小结40-41
• 3 磁性纳米粒子负载锰催化剂在醇的氧化反应中的应用41-51
• 3.1 引言41-42
• 3.2 实验部分42-43
• 3.2.1 实验药品和仪器42-43
• 3.2.2 磁性纳米粒子负载锰催化剂催化醇的氧化反应43
• 3.3 结果与讨论43-50
• 3.3.1 反应条件的优化43-46
• 3.3.2 氧化反应的反应底物的拓展46-48
• 3.3.3 锰催化剂可能的作用机理及可能适用的拓展反应48
• 3.3.4 催化剂的回收及重复使用性能48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 4 磁性纳米粒子负载铜催化剂在氨解反应中的应用51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 实验部分51-53
• 4.2.1 实验仪器和药品51-52
• 4.2.2 磁性纳米粒子负载铜催化剂催化卤代芳烃的氨解反应52-53
• 4.3 结果与讨论53-60
• 4.3.1 反应条件的优化53-56
• 4.3.2 氨解反应底物拓展56-59
• 4.3.3 铜催化剂可能的作用机理及可能适用的拓展反应59
• 4.3.4 催化剂的回收及重复使用性能59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 研究结论61-62
• 5.2 本文创新点62
• 5.3 课题展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-71
• 附录71-72
• 附图72-90

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