氮掺杂多孔碳负载Pd纳米催化剂催化偶联反应研究

发布时间：2017-10-28 05:02

  本文关键词：氮掺杂多孔碳负载Pd纳米催化剂催化偶联反应研究

  更多相关文章： 介孔碳 氮掺杂 Pd纳米材料 Sonogashira反应

【摘要】：近年来，，随着现代科学技术，特别是纳米技术的迅猛发展，微观多孔材料以其优异的物理化学性能引起人们的广泛关注。碳基多孔材料是近几十年来最重要新材料之一,其具有高温稳定性、耐酸碱性和耐有机溶剂等优点,且价格低廉、来源广泛,在气体吸附、金属催化、储氢及电化学、燃料电池等领域显示出巨大的研究和应用价值。在本次研究中,我们使用一种新型的多孔碳载体,合成了多孔碳负载的纳米钯催化剂Pd@MPC,该催化剂具有较好的机械强度和热稳定性,除此之外其具有的胶囊状的多孔结构,使其具有极高的比表面积和孔隙率。经研究表明,在水相中,该催化剂对Sonogashira偶联反应具有极高的催化性能,在较低的钯负载量时就可实现对碘代芳烃和溴代芳烃几近定量的高收率,并且能够实现一些氯代芳烃的Sonogashira偶联。与已报道的的非均相催化剂相比,该催化剂还具有易回收,绿色环保等优点,并且重复使用5次,依然能够保持较高的催化活性。研究表明,通过在碳基材料中引入N原子能够有效改变碳材料吸附性能、表面极性和导电性,增强了活性组分与载体相互作用,提高其稳定性的同时,可能增强负载催化剂的活性。本论文中重点考察含氮介孔碳材料的前沿与发展趋势,研究氮掺杂有序介孔碳材料的一步合成法,并对其合成条件、合成路径等方面进行调控,成功合成了具有有序介孔结构的N-MPC,并用乙二醇还原法合成了Pd@N-MPC,考察了其在Heck反应中的应用。研究发现,在水/乙二醇混合溶剂中,以及无机碱CH3COOK的存在下,Pd@N-MPC对卤代芳烃(-Ⅰ)的Heck反应具有优秀的催化性能,并且经过5次循环使用,催化剂结构依然保持不变,催化Heck反应性能没有明显降低。通过本论文的研究工作对设计和发现新型碳基催化剂,以及碳基催化剂在工业上的推广应用,具有重要科学意义。
【关键词】：介孔碳 氮掺杂 Pd纳米材料 Sonogashira反应
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ127.11
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 引言15
• 1.2 多孔碳材料的发展15-16
• 1.3 有序介孔碳材料的发展16
• 1.4 有序介孔碳材料的合成方法及合成机理16-18
• 1.4.1 硬模板法16-17
• 1.4.2 软模板法17-18
• 1.5 多孔碳材料的掺杂18
• 1.6 氮掺杂介孔碳的合成方法18-19
• 1.7 氮掺杂介孔碳的应用19-20
• 1.7.1 吸附分离的应用19
• 1.7.2 电化学及能量储存领域19-20
• 1.7.3 催化剂领域的应用20
• 1.8 Pd催化Sonogashira、Heck反应研究现状20-22
• 1.9 碳材料负载纳米Pd纳米复合纳米催化材料催化Sonogashira、Heck反应研究现状22-23
• 1.10 选题意义及研究方法23-25
• 第二章 多孔碳负载Pd复合纳米材料催化Sonogashira反应研究25-34
• 2.1 试剂、仪器及测试条件25-26
• 2.2 催化剂合成26
• 2.2.1 多孔碳的制备26
• 2.2.2 负载型Pd@MPC的制备26
• 2.3 催化剂表征26-27
• 2.3.1 X-射线衍射表征26
• 2.3.2 X-射线光电子能衍射表征26-27
• 2.3.3 场发射透射电镜27
• 2.4 催化性能27
• 2.5 结果与讨论27-32
• 2.5.1 Pd@MPC表征27-29
• 2.5.2 Pd@MPC催化Sonogashira反应条件影响29-30
• 2.5.3 Sonogashira反应底物拓展30-32
• 2.5.4 催化剂循环利用32
• 2.6 小结32-34
• 第三章 氮掺杂多孔碳负载Pd复合纳米材料催化Heck反应研究34-45
• 3.1 试剂、仪器及测试条件34-35
• 3.2 催化剂合成35
• 3.2.1 软模板水热法合成N-MPC35
• 3.2.2 乙二醇还原法合成Pd@N-MPC35
• 3.3 催化剂表征35-36
• 3.3.1 X-射线衍射表征35-36
• 3.3.2 X-射线光电子能衍射表征36
• 3.3.3 场发射透射电镜36
• 3.3.4 元素分析36
• 3.4 催化性能36
• 3.5 结果与讨论36-44
• 3.5.1 N-MPC以及Pd@N-MPC表征37-38
• 3.5.2 其他方法合成N-MPC38-41
• 3.5.3 Pd@N-MPC催化Heck反应条件影响41-43
• 3.5.4 Heck反应底物拓展43-44
• 3.5.5 催化剂循环利用44
• 3.6 小结44-45
• 第四章 结论与展望45-47
• 参考文献47-51
• 部分化合物核磁谱图与核磁数据51-63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵彬;邹立科;谢斌;李敏娇;封雪松;;全Pd三效天然气汽车尾气净化催化剂的研究现状[J];四川理工学院学报(自然科学版);2006年05期

2 赵彬;;改善全Pd汽车尾气净化催化剂性能的研究[J];内江科技;2009年09期

3 张银霞;;福斯达集团200TPD全液体空分设备合同签订[J];煤气与热力;2012年07期

4 刘郑;崔丽;杨志林;任斌;田中群;;纯Pd电极上的表面增强拉曼光谱研究及其机理初探[J];光散射学报;2006年04期

5 崔志平;刘绍璞;刘忠芳;胡小莉;;多菌灵与Pd(Ⅱ)体系的共振瑞利散射光谱及分析应用[J];应用化学;2011年11期

6 张进富;~(110～116)Pd核的低能谱和电磁跃迁的相互作用玻色子模型[J];包头钢铁学院学报;2000年04期

7 ;吲哚合成的一种新方法:Pd催化的芳香胺和炔的环化反应[J];有机化学;2009年07期

8 ;Pd催化的联芳香类化合物和炔的芳构化反应[J];有机化学;2009年12期

9 冯云龙,刘世雄;异亚硝基乙酰乙酸乙酯亚胺Pd(Ⅱ)配合物的合成、表征和tranPd(p-CH_3C_6H_4-IEAI)_2的晶体结构[J];无机化学学报;2002年09期

10 汤睿;方维萱;胡煜昭;魏宁;朱俊宾;;贵州晴隆大厂锑矿“大厂层”中Pd富集层位的发现[J];矿物学报;2009年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 江菊花;孙金生;;自适应PD主动队列管理算法[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集（第五分册）[C];2013年

2 李红芳;林景祥;曹敏纳;曹荣;;原位还原超分子配合物制备Pd纳米粒子[A];中国化学会第六届全国结构化学学术会议论文摘要[C];2012年

3 周泽兴;王学中;李凯;;全Pd三效催化剂研究——SO_2对催化剂性能的影响[A];2001’全国机动车排气和工业废气催化治理学术研讨会论文集[C];2001年

4 冯婧;孙红梅;王媛媛;许红;张淑静;高誉珊;吴海霞;和欣;龚小钢;;针刺舞蹈震颤控制区对PD鼠脑内BDNF的影响[A];中国解剖学会2013年年会论文文摘汇编[C];2013年

5 许加欣;姜艳霞;廖洪钢;陈声培;孙世刚;;刺状Pd纳米粒子的合成及其对甲酸的电催化性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年

6 姜艳霞;廖宏刚;孙世刚;;Pd纳米粒子电极的特殊性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

7 杨苏东;张校刚;黄建书;米红宇;孙景玉;;功能化的多壁碳纳米管负载Pd电催化剂对甲酸的电催化氧化[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（7）[C];2007年

8 席婵娟;林洁;陈超;;Pd催化炔烃与-溴代丙烯酸酯反应-“一锅”法合成多取代苯[A];中国化学会第十三届金属有机化学学术讨论会论文摘要集[C];2004年

9 夏传海;马宣宣;周昊;李智专;周世伟;刘苏静;;有机氯代物在水溶液中的Pd催化加氢降解[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

10 张卫国;刘洋;姚素薇;;化学沉积纳米金属Pd修饰半导体WO_3电极的制备及其催化析氢性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 高薇;铂金pt≠钯金pd 买首饰别被忽悠了[N];中国质量报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 王珏;基于Pd纳米粒子的H_2O_2电化学传感器与直接合成催化剂[D];南京大学;2016年

2 王艳丽;纳米Pd的制备及对甲醛的电化学行为研究[D];安徽理工大学;2012年

3 周娟;负载型Pd基催化剂对饮用水中消毒副产物的催化加氢还原[D];南京大学;2014年

4 王刚;高温Pd基密偶催化剂用于汽车冷启动尾气消除的研究[D];天津大学;2010年

5 王菲菲;负载型纳米Pd基催化剂的可控合成及对芳香醇绿色选择氧化性能的影响[D];河南师范大学;2014年

6 陈仲清;PD对MODS模型大鼠的抗氧化应激、炎症反应和凋亡的保护作用[D];南方医科大学;2014年

7 孟祥春;高分散Pd（-Pt）/H-Y催化剂的芳烃加氢抗硫性能研究[D];天津大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙法威;依达拉奉可经Nrf2/ARE通路对PD小鼠黑质多巴胺神经元起保护作用[D];河北联合大学;2014年

2 李一鸣;抗肿瘤创新药PD及其片剂质量研究[D];安徽医科大学;2016年

3 胡琪;偶偶核~(100,102,104)Pd反磁转动的机制研究[D];山东大学;2016年

4 张晓凤;无机盐NH_4F改性MWCNTs负载Pd纳米粒子催化剂的制备及电催化性能研究[D];昆明理工大学;2016年

5 周亚威;Pd基合金催化剂制备及甲酸电催化氧化性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 王鹏;氮掺杂多孔碳负载Pd纳米催化剂催化偶联反应研究[D];合肥工业大学;2016年

7 王晓庆;无配体g-C_3N_4负载的纳米Pd催化的Heck反应的研究[D];合肥工业大学;2016年

8 方兰兰;多晶Pt、Pd电极真实表面积的确定及Pd@Pt电极氧还原活性的初步研究[D];中国科学技术大学;2010年

9 付艳兰;三轴稳定挠性卫星的PD及滑模变结构姿态控制方法研究[D];南京理工大学;2010年

10 祝丽丽;Pd基直接甲醇燃料电池阴极催化剂的制备与性能研究[D];华南理工大学;2011年

本文编号：1106732