固载型环金属铱催化剂的制备及其在二氢吲哚脱氢中的应用

发布时间：2017-11-12 11:11

  本文关键词：固载型环金属铱催化剂的制备及其在二氢吲哚脱氢中的应用

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【摘要】：环金属铱配合物(iridicycles)是一类重要的贵金属配合物催化剂,具有优良的催化性能,目前已被广泛用于多种均相催化反应体系。然而,与其他均相体系的配合物催化剂一样,该配合物催化剂目前尚未被大规模使用。可能的原因首先在于贵金属铱本身价格昂贵,更为重要的是,均相催化后难以实现环金属铱配合物的回收以及再循环使用。上述两方面因素导致贵重资源浪费,导致此类催化剂的综合应用成本高。因此,探索并建立环金属铱配合物的回收及循环再利用方法,对此类催化剂的研究及进一步应用具有重要意义。鉴于此,本论文以实现环金属铱配合物的回收及其循环使用为根本研究目标,以金属铱配合物的固载为研究思路,探索固载型环金属铱催化剂的制备,并通过吲哚啉的催化脱氢模型反应评价所制备固载型铱催化剂的性能(催化稳定性和活性等)。本论文的主要研究内容和结论简述如下：(1)固载型环金属铱催化剂的制备及表征。设计及合成了3种新型环金属铱配合物并将其作为固载型铱催化剂(潜在的)活性组分；遴选多壁碳纳米管(MWCNTs)作为催化剂载体,引入芘作为环金属铱配合物的固载端(或锚定端),通过活性组分环金属铱配合物的固载端芘与载体MWCNTs之间的π-π堆积作用,实现了将环金属铱配合物固载到MWCNTs上,通过进一步探索及优化MWCNTs的尺寸(外径)、溶剂以及环金属铱配合物固载量等因素,成功制备了固载型环金属铱催化剂。采用核磁共振、荧光光谱及XPS等技术于段表征了催化剂结构、组成及活性组分含量。研究表明在催化剂制备中当溶剂为THF/H2O (VTHF:VH2O= 1:2),载体MWCNTs的外径小于8 nm以及环金属铱配合物的固载量为0.58 mmol·g~(-1)时,制备的固载型环金属铱催化剂,有望具有好的催化活性和稳定性,有望实现催化剂的有效回收及循环使用。(2)固载型环金属铱催化剂的性能评价及应用。筛选吲哚啉的脱氢反应为模型,通过拓展底物来验证所制备固载型环金属铱催化剂的适用范围；在优化的条件下,通过对比固载型环金属铱催化剂(非均相)与相应未固载环金属铱配合物(均相)模型反应CDH结果,评价固载型环金属铱催化剂的活性。探索了固载型环金属铱催化剂的回收及循环,采用荧光光谱以及ICP-MS方法测定回收及循环过程中催化剂活性中心(即环金属铱配合物)的流失评价催化剂的稳定性。结果表明固载型环金属铱催化剂具有较为广泛的底物范围；在氩气氛围反应12h及催化剂固载量为0.29 mmol·g~(-1)时,所制备固载型环铱催化剂稳定性良好,能够顺利回收及循环使用7次以上,模型反应产率从100%下降到90%左右,循环过程中催化剂活性组分单次反应流失量最大不超过3%,累计流失量不超过7%。本研究有望为环金属铱配合物等的有效固载高效使用及其规模化应用奠定理论基础,并为当前均相催化体系中其他一些配合物催化剂的进一步研究及其在-些具有重要应用前景的催化体系中的应用提供参考。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36

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本文编号：1175647