本文關(guān)鍵詞：新型磁性金屬有機骨架催化劑的制備及其Heck反應(yīng)性能研究

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【摘要】：Heck反應(yīng)是一類由鹵代芳烴和含末端雙鍵化合物在催化作用下發(fā)生偶聯(lián)作用的反應(yīng)。早期Heck偶聯(lián)催化劑主要是Pd基均相催化劑,存在污染環(huán)境,分離困難等缺點,已逐漸被非均相金屬負載型催化劑所取代,載體通常是大比表面的碳材料、分子篩等多孔材料。為擴大載體比表面積,提高顆粒分散性,我們采用金屬-有機骨架材料ZIF-8作為載體,并將其原位合成在磁性微球上以進一步提升催化劑的回收能力。我們采用分步合成的方法制備出具有三層核殼結(jié)構(gòu)的磁性復(fù)合載體ZIF-8@SiO2@Fe3O4,隨后,通過浸漬-還原法將Pd納米顆粒以及Cu、Co等組分負載在載體上,合成得到三種典型催化劑：Pd/ZIF-8@SiO2@Fe3O4、 PdCu/ZIF-8@SiO2@Fe3O4和PdCo/ZIF-8@SiO2@Fe3O4。我們對幾類催化劑進行XRD,SEM,TEM,FT-IR等表征獲取催化劑的結(jié)構(gòu)信息,并研究了催化劑在催化Heck反應(yīng)時,不同時間、不同溫度、不同負載條件、不同溶劑、不同堿等對其催化能力的影響以及其重復(fù)使用性能。結(jié)果如下：(1)單金屬Pd/ZIF-8@SiO2@Fe3O4催化劑在Pd負載量為1wt%、5 mmol碘苯、7.5 mmol丙烯酸丁酯、5 mLDMF、10mmol三乙胺的條件下,120℃反應(yīng)2h碘苯轉(zhuǎn)化率達到98.53%,反式產(chǎn)物選擇性大于99%。材料可以重復(fù)使用3次。(2)PdCu雙金屬催化劑在含有1wt%Pd的情況下,Cu的最佳負載量為3wt%。該催化劑在5mmol碘苯、7.5 mmol丙烯酸丁酯、10 mL DMF、6mmol三乙胺的條件下,120℃反應(yīng)1h碘苯轉(zhuǎn)化率達到99.34%,反式產(chǎn)物選擇性大于99%。材料可以重復(fù)使用5次。PdCo雙金屬催化劑在含有1wt%Pd的情況下,Co的最佳負載量為5wt%。該催化劑相同條件下,120℃反應(yīng)2h碘苯轉(zhuǎn)化率達到99.31%,反式產(chǎn)物選擇性大于99%。材料可以重復(fù)使用2次。經(jīng)過比較,1 wt%Pd3wt%Cu/ZIF-8@SiO2@Fe3O4是最佳催化劑,具有最高的催化活性和最好的重復(fù)使用性能,是高效的Heck反應(yīng)催化劑。
【關(guān)鍵詞】：ZIF-8 磁性 鈀 雙金屬 Heck反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• abstract6-15
• 第一章 文獻綜述15-37
• 1.1 引言15-16
• 1.2 Heck反應(yīng)簡介16-25
• 1.2.1 均相Heck反應(yīng)體系17-18
• 1.2.2 非均相Heck反應(yīng)體系18-25
• 1.3 MOFs材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用25-32
• 1.3.1 MOFs材料直接作為催化劑材料26-31
• 1.3.2 MOFs材料作為載體催化劑材料31-32
• 1.4 磁性催化劑簡介32-35
• 1.4.1 磁性材料的不同包覆層33-35
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容35-37
• 第二章 實驗內(nèi)容37-49
• 2.1 實驗原料及設(shè)備37-39
• 2.1.1 實驗原料37-38
• 2.1.2 實驗設(shè)備38-39
• 2.2 催化劑載體的制備39-42
• 2.2.1 ZIF-8的制備39-40
• 2.2.2 磁性Fe_3O_4微球的制備40-41
• 2.2.3 磁性SiO_2@Fe_3O_4微球的制備41
• 2.2.4 磁性復(fù)合載體ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4的制備41-42
• 2.3 磁性金屬負載型金屬有機骨架催化劑的制備42-44
• 2.3.1 單金屬磁性催化劑Pd/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4的制備42-43
• 2.3.2 雙金屬PdCu及PdCo催化劑的制備43-44
• 2.4 催化劑的表征44-46
• 2.4.1 XRD表征44-45
• 2.4.2 SEM表征45
• 2.4.3 TEM表征45
• 2.4.4 FT-IR表征45-46
• 2.5 催化劑的Heck反應(yīng)評價46-49
• 2.5.1 實驗裝置圖46
• 2.5.2 催化劑評價反應(yīng)過程的具體操作步驟46-47
• 2.5.3 氣相色譜分析過程及參數(shù)47-49
• 第三章 磁性單金屬Pd/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4催化劑及其Heck反應(yīng)性能49-65
• 3.1 引言49
• 3.2 ZIF-8、ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4及Pd/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4的表征49-53
• 3.2.1 ZIF-8及ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4的SEM49-50
• 3.2.2 ZIF-8和ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4的TEM圖像50-51
• 3.2.3 不同Pd負載量Pd/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4的XRD圖51-52
• 3.2.4 ZIF-8和ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4的FT-IR表征52-53
• 3.3 單金屬Pd催化劑Pd/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4催化Heck反應(yīng)性能研究53-63
• 3.3.1 純ZIF-8載體和復(fù)合磁性ZIF-8載體對催化性能的影響53-54
• 3.3.2 負載過程中醇水比對催化性能的影響54-55
• 3.3.3 反應(yīng)溫度對催化性能的影響55-56
• 3.3.4 反應(yīng)過程中堿種類對催化性能的影響56-57
• 3.3.5 反應(yīng)過程中溶劑種類對催化性能的影響57-58
• 3.3.6 反應(yīng)過程中溶劑體積對催化效果的影響58-59
• 3.3.7 反應(yīng)過程中堿量對催化性能的影響59-60
• 3.3.8 Pd負載量對催化性能的影響60-61
• 3.3.9 催化劑催化不同反應(yīng)底物的Heck反應(yīng)性能分析61-62
• 3.3.10 Pd催化劑重復(fù)使用性能研究62-63
• 3.4 本章小結(jié)63-65
• 第四章 磁性雙金屬Pd-M/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4(M=Cu、Co)催化劑及其Heck反應(yīng)性能65-77
• 4.1 引言65
• 4.2 磁性雙金屬Pd-M/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4(M=Cu、Co)催化劑的表征65-67
• 4.2.1 PdCo/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4催化劑的XRD表征65-66
• 4.2.2 PdCo/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4催化劑的XRD表征66-67
• 4.3 雙金屬催化劑Pd-M/ZIF-8@SiO_2@Fe_3O_4催化Heck反應(yīng)性能研究67-75
• 4.3.1 Cu負載量對PdCu雙金屬催化劑催化性能的影響67-68
• 4.3.2 Cu源對PdCu雙金屬催化劑催化性能影響68-69
• 4.3.3 PdCu雙金屬催化劑重復(fù)使用性能69-70
• 4.3.4 Co負載量對PdCo雙金屬催化劑催化性能影響70-71
• 4.3.5 Co源對PdCo雙金屬催化劑催化性能影響71-72
• 4.3.6 PdCo雙金屬催化劑重復(fù)使用性能72-73
• 4.3.7 Pd催化劑與PdCu、PdCo催化劑催化性能的對比分析73-74
• 4.3.8 低Pd負載量時各催化劑催化效果差異74-75
• 4.3.9 單金屬催化劑與雙金屬催化劑重復(fù)使用性能比較75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 第五章 結(jié)論77-79
• 參考文獻79-89
• 致謝89-91
• 作者和導(dǎo)師簡介91-93
• 附件93-94

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本文編號：579140