复合载钯纳米催化剂的构筑及其催化Suzuki偶联反应

《复合载钯纳米催化剂的构筑及其催化Suzuki偶联反应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100119硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：化学工程与技术论文题目：复合载钯纳米催化剂的构筑及其催化Suzuki偶联反应英文题目：ConstructionofCompositePalladiumNanocatalystsandTheirCatalyticSuzukiReactions学生姓名：于东东导师姓名：白杰教授二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要以卤代芳烃与芳基硼酸衍生物为底物的Suzuki偶联反应是有机合成联苯衍生物

2、的最有效方法之一。对水不敏感、毒性小、反应条件温和、底物普适性强、产率高等优点，已使Suzuki偶联反应广泛应用于有机功能材料、药物中间体、天然合成产物等有机合成领域。贵金属钯催化Suzuki反应具有较高的反应活性和选择性，成为人们研究的重点。近年来，Pd基催化剂在催化Suzuki反应底物活性、底物扩展、机理研究等方面取得了重要进展，特别是多相钯催化剂。本论文研究了复合载钯纳米催化剂的构筑及其催化Suzuki偶联反应，主要内容和结果如下：1.将PdCl2/PAN纳米纤维膜直接电纺到铝制反应器内壁再经过加氢还

3、原和低温不同时间的预氧化制备了Pd/PAN-2、Pd/PAN-4和Pd/PAN-6三种催化体系。通过FESEM、Uv-vis、FT-IR及TEM等表征手段对催化剂的形貌、结构和组成进行了表征。Suzuki催化结果表明以碘苯和苯硼酸为底物，乙醇和水作为溶剂，K2CO3为缚酸剂，78℃反应8h，催化体系Pd/PAN-4的转化率高达99%且循环使用四次后转化率没有明显的降低，催化剂没有从反应器上脱落。2.电纺丝前驱体溶液制备PdCl2/PAN纤维膜，经过葡萄糖还原得到PdNPs/PAN纤维膜，然后高温煅烧得到Pd

4、NPs/CNFs碳纤维膜。葡萄糖溶液将内掺的钯纳米粒子吸附到高分子纤维表面并将其还原，利用煅烧将钯粒子进一步固定在碳纤维表面使其不易发生粒子团聚。同时煅烧使高分子纤维变成碳纤维更利于其载体在催化反应中进行电子的传导，且碳纤维比较稳定。在最优条件下PdNPs/PAN和PdNPs/CNFs催化剂的转化率大于99%，进一步考察了两个催化剂的循环使用性，PdNPs/CNFs循环10次，纤维形态基本保持，同时钯纳米粒子没有明显脱落，活性没有明显的降低。为了进一步证明PdNPs/CNFs催化剂的优势，将其和文献中报道的

5、催化剂做了对比，体现了PdNPs/CNFs催化剂在成本，无毒性，稳定性和易于分离等方面的优势。3.设计了一种同轴纳米管CexOy负载PdO的催化剂。该复合纳米催化剂的同轴纳米管结构，有利于钯活性位点的暴露，二氧化铈和钯的协同作用有利于催化Suzuki偶联反应。以溴苯和苯硼酸偶联反应为模型探索了最佳反应条件是乙醇和水作为溶剂，氢氧化钠为缚酸剂，25℃反应3.5h。催化剂PdO/CexOy和PdO/CexOy-250做对比，发现PdO/CexOy催化活性较高，这与EIS的测试结果一致即电阻小能够更快的发生界面电

6、子转移，从而在相同的时间上具有更高的产率。在以上工作的基础上提出了PdO/CexOy催化Suzuki反应的机理。同轴纳I内蒙古工业大学硕士学位论文米管CexOy上良好分散PdO，界面电子转移更容易吸附卤代苯而发生氧化加成反应，并且在表面生成的有机钯物种可与碱反应生成亲电中间体，再通过金属转移与硼酸配合物反应，最后通过还原消除生成联苯同时催化剂复原。关键词：碳纳米纤维；钯纳米粒子；反应器；葡萄糖；二氧化铈II内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractTheSuzukicouplingreactionbetwe

7、enhalogenatedaromatichydrocarbonsandarylboronicacidderivativesisoneofthemosteffectivemethodsfororganicsynthesisofbiphenylderivatives.Duetoitslowsensitivitytowater,lowtoxicity,mildreactionconditions,stronguniversalityofsubstrates,andhighyield,Suzukicoupling

8、reactionhasbeenwidelyusedinorganicsynthesisoforganicfunctionalmaterials,pharmaceuticalintermediates,andnaturalsyntheticproducts.Thenoblemetalpalladium-catalyzedSuzukireactionhashighreactivityandselectivity,wh