相转移法制备均相纳米钯颗粒

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1、相转移法制备均相纳米钯颗粒胶体与表面化学题目:相转移法制备钯纳米颗粒原理：把含有四价钯离子的溶液加入到含三氯甲烷的溶液中，再加入表面活性剂CTAB,则四价钯粒子进入三氯甲烷有机溶液中，把上层溶液分离出来，往剩余溶液中再加入硼氢化钠还原剂，则四价钯离子被还原成钯单质，即制成了钯纳米颗粒。本实验的特点是采用了相转移法。相转移法是指在反应中使用一种能将反应实体从一相转移到另一相的相转移催化剂，使实体与底物相遇而发生反应的一种方法。以卤代烷与氰化钠的反应为例，相转移催化反应的过程大致如下：（1）水相反应NaCN+Q+X

2、-→NaX+QCN（Q+X-为相转移催化剂）；（2）QCN进入有机相；（3）有机相反应RX+QCN→RCN+Q+X-；（4）Q+X-返回水相。相转移催化剂在反应中并未损耗，只是起传递离子的作用，因此用量很少。相转移催化使许多用传统方法很难进行的反应或者不能发生的反应能顺利进行，而且具有选择性好、条件温和、操作简单、反应速度快等优点，具有很好的实用价值。相转移催化作用是指：一种催化剂能加速或者能使分别处于互不相溶的两种溶剂（液－液两相体系或固－液两相体系）中的物质发生反应。反应时，催化剂把一种实际参加反应的实体（

3、如负离子）从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇而发生反应。作为相转移催化反应中的溶剂一般选择：低极性非质子溶剂，其介电常数较低，比如二氯甲烷，乙醚，苯，正己烷。相转移法合成实验中搅拌的目的是：使两相（有机相和水相）的接触面积增大，提高催化效率。相转移催化剂（Phasetransfercatalyst）简称PTC或PT，是20世纪70年代以来在有机合成中应用日趋广泛的一种新的合成技术。在有机合成中常遇到非均相有机反应，这类反应的通常速度很慢，收率低，反应不完全的缺点。但如果用水溶性无机盐，用极性小的有机溶剂溶

4、解有机物，并加入少量（0.05mol以下）的季铵盐或季磷盐，反应则很容易进行，季铵盐能作为相转移催化剂：盐是亲水性的，其它部分是亲油性的，所以，他可以把两相混成一相，一些季铵盐被称为阳离子表面活性剂，就和洗衣粉洗油一个道理，不同的是洗衣粉用的是阴离子表面活性剂，因为阳离子的有毒性，就是因为有毒性，有时洗衣粉里也会加一点来除菌这类能促使提高反应速度并在两相间转移负离子的鎓盐，称为相转移催化剂。一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂

5、之中。不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合（通常情况），并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，促使反应发生。催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。如果催化剂和反应物同处于气态或液态，即为均相催化。若催化剂为固态物质，反应物是气态或液态时，即称为非均相催化。所以相转移催化剂可分为均相催化剂和非均相催化剂：均相催化剂（homogeneouscatalyst）：催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，

6、称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂，可溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。例如：如果反应物是气体，那么催化剂也会是一种气体。笑气（一氧化二氮）是一种惰性气体，被用来作为麻醉剂。然而，当它与氯气和日光发生反应时，就会分解成氮气和氧气。这时，氯气就是一种均相催化剂，它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素所组成的物质。均相催化和多相催化的定义没有什么差别。均相催化中的反应物、催化剂和产物都在同一相

7、中，通常是溶液中，接触面积大，催化剂用量少，催化效率高。多相催化中的催化剂和原料、产物不同相，接触面积小，催化剂用量较大，效率相对较低。但化学反应完成后的核心目的是什么？得到产品！必须将产品与原料和催化剂分离！多相催化的优势就出来了，它根本不需要分离，因为本来就处在分离状态；还有，催化剂可以反复使用，节省成本。而均相催化中的催化剂很难与产物分离，残留甚至有毒，往往是一次性使用品。因此多相催化更值得提倡，目前催化剂中，多相催化剂占统治地位在均相催化中，催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物

8、。这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物，并再生出催化剂。相对来说，均相反应工艺较非均相工艺简单，如果涉及到多相就得考虑各个相的物理化学性质，如蒸汽压，熔沸点等。在反应活性和节能方面都比较提倡均相反应非均相催化剂的最大优点是容易从反应体系中分离出来，这是相对于均相催化剂而言的。缺点则是催化效率不如均相催化剂，反应也不如均