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磁性空心钯催化剂的制备及其在Suzuki偶联反应中应用的研究

刘萌萌  
【摘要】:贵金属Pd是Suzuki偶联反应中良好的催化剂,但均相使用时难以分离,在多相使用时,存在分散性差、活性组分易流失及难以从反应体系中分离的缺点,且反应过程中活性组分容易发生变化,稳定性差。论文以中空磁性金属钯催化剂为研究体系,在前人工作的基础上,将具有磁性非贵金属与钯构成空心合金球或者将磁性物质引入空心载体从而借助磁性使催化剂易于从反应体系中分离。在此前提下,利用不同的方法设计制备了以下两种空心磁性纳米钯非均相催化剂,并对其催化性能与催化剂化学稳定性进行了深入的研究。(1)利用四正丁基溴化磷在水溶液中形成的囊泡作为模板,通过静电吸引作用将[PdX4]2-(X=Cl或者Br)和Fe3+吸附于囊泡的两侧,然后利用硼氢化钠对金属离子进行还原形成金属纳米颗粒最终构成空心Pd-Fe双合金球催化剂。并对其进行了TEM、BET、XRD、XPS和VSM表征。这种中空磁性介孔Pd-Fe双金属催化剂对于水相Suzuki偶联反应表现出较高的催化活性,催化过程更加绿色环保。在外加磁场的作用下,这种新型的催化剂可以很轻易的从液态反应体系中分离出来并进行多次循环利用。更重要的是,这种催化剂不论在反应阶段还是在循环利用上都表现出了很高的催化效率和稳定性。(2)利用丙烯酸和苯乙烯的共聚物(带有羧基的聚苯乙烯微球)作为模板,在水溶液中以静电吸附的方式将共沉淀法制备的Fe3O4颗粒吸附于模板上,再将其表面包裹一层二氧化硅并烧去模板,继而利用3-巯丙基三甲氧基硅烷对其经行表面修饰,最后通过PdCl2和巯基的配位作用和原位还原制备了一种中空磁性介孔钯催化剂。并对其进行了TEM、XRD、XPS和VSM表征。这种中空磁性介孔钯催化剂对于Suzuki偶联反应和有碘苯和苯硼酸参与的羰基化Suzuki反应都表现出了很好的催化活性。在外加磁场的作用下,这种新型的催化剂可以很轻易的从液态反应体系中分离出来进行循环利用。更重要的是,这种催化剂不论在反应阶段还是在循环利用上都表现出了很高的催化效率和稳定性。


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