本文關(guān)鍵詞：磁性多級核殼型LDH負(fù)載PdAu雙金屬合金催化劑的合成及碳—碳偶聯(lián)性能

  更多相關(guān)文章： PdAu合金 Fe_3O_4 LDH 磁性多級核殼結(jié)構(gòu) 高分散 小尺寸 Heck偶聯(lián) Ullmann偶聯(lián) 金屬-載體強相互作用

【摘要】：負(fù)載型單／雙金屬催化劑催化碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)是精細(xì)化學(xué)品合成中不可或缺的高效方法之一,受到催化及有機化學(xué)家的廣泛關(guān)注。本論文采用簡單的多元醇還原-吸附固載法制得系列磁性多級核殼結(jié)構(gòu)負(fù)載型雙金屬PdAu合金催化劑PdAux/Fe_3O_4@MAl-LDH(LDH:水滑石),通過綜合表征技術(shù)系統(tǒng)研究了催化劑結(jié)構(gòu),考察了催化劑的碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)性能及循環(huán)使用性能。重點探討了[Au]/[Pd]摩爾比(x)與磁性核殼載體LDH層板組成元素(M=Mg、Ni、Co)對催化劑組成-結(jié)構(gòu)、形貌及表面電子密度的影響,揭示了催化劑的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性能的本質(zhì)關(guān)聯(lián)。論文的主要結(jié)論如下：(1)首次將多元醇還原的PdAux-PVP合金納米粒,通過分子間作用力吸附在預(yù)制載體上,得到系列蜂巢狀磁性多級核@殼結(jié)構(gòu)雙金屬合金催化劑PdAux/Fe_3O_4@MgAl-LDH(x=[Au]/[Pd]=0.11、0.16、0.48)。表征結(jié)果表明金摻雜可以①調(diào)變PdAu合金納米粒的尺寸范圍在1-3nm,PdAu0.16/Fe_3O_4@MgAl-LDH有最小尺寸～1.8 nm；②調(diào)節(jié)Pd0電子密度,PdAu0.16/Fe_3O_4@MgAl-LDH具有最高的Pd0表面電子密度；③調(diào)節(jié)合金納米粒的表面元素組成,PdAu0.16/Fe_3O_4@MgAl-LDH且有最大的表面Au含量,因而最有利于抑制Pd0的氧化。(2) PdAu0.16/Fe_3O_4@MgAl-LDH對Heck偶聯(lián)反應(yīng)表現(xiàn)出最高活性(TOF:245 h-1),是單金屬催化劑Pd/Fe_3O_4@MgAl-LDH的4倍,歸因于其最小的合金粒子尺寸、最高的Pd0表面電子密度和最大表面金含量及其對Pd0的保護。XPS與TGA-MS確認(rèn)了ArPdAuxI中間體,證明鹵苯-苯乙烯Heck反應(yīng)發(fā)生在磁性催化劑PdAu合金納米粒表面上。(3)將PdAu0.16/Fe_3O_4@MgAl-LDH用于溴苯-苯乙烯偶聯(lián)反應(yīng),發(fā)現(xiàn)Ullmann自偶聯(lián)成為主反應(yīng)。因而進一步探究了載體層板元素種類對Pd Au0.16/Fe_3O_4@M(Mg、Ni、Co) Al-LDH催化劑催化溴苯Ullmann反應(yīng)活性的影響,結(jié)果表明PdAu0.16/Fe_3O_4@CoAl-LDH活性最高(107h-1),歸因于合金納米粒與殼層CoAl-LDH間更強的相互作用。(4)該類磁性多級核@殼結(jié)構(gòu)負(fù)載PdAu雙金屬合金催化劑通過外加磁場分離循環(huán)使用5次,活性無明顯降低,表明該類催化劑具有高活性、易回收與無污染等特點,是一種高效節(jié)能的綠色催化劑。
【關(guān)鍵詞】：PdAu合金 Fe_3O_4 LDH 磁性多級核殼結(jié)構(gòu) 高分散 小尺寸 Heck偶聯(lián) Ullmann偶聯(lián) 金屬-載體強相互作用
【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】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-33
• 1.1 PdAu雙金屬催化劑概述15-21
• 1.1.1 PdAu雙金屬催化劑的結(jié)構(gòu)類型15-17
• 1.1.2 PdAu雙金屬催化劑的制備方法17-20
• 1.1.3 PdAu雙金屬催化劑的應(yīng)用20-21
• 1.2 磁性多級核@殼結(jié)構(gòu)載體材料概述21-25
• 1.2.1 磁性多級核@殼型LDH基材料及其組裝方法22-24
• 1.2.2 磁性多級核@殼型LDH基材料的應(yīng)用24-25
• 1.3 鹵代芳烴的Heck與Ullmann偶聯(lián)反應(yīng)研究現(xiàn)狀25-31
• 1.3.1 Heck與Ullmann偶聯(lián)反應(yīng)特點25-26
• 1.3.2 Heck與Ullmann偶聯(lián)反應(yīng)催化機理26-28
• 1.3.3 Heck與Ullmann偶聯(lián)反應(yīng)的催化劑種類28-31
• 1.3.3.1 單金屬催化劑28-30
• 1.3.3.2 雙金屬催化劑30-31
• 1.4 論文的研究目的、意義以及主要研究思路和內(nèi)容31-33
• 1.4.1 論文的研究目的和意義31-32
• 1.4.2 論文的主要研究思路和內(nèi)容32-33
• 第二章 磁性多級核殼結(jié)構(gòu)負(fù)載PdAu合金納米粒的制備及表征33-49
• 2.1 引言33
• 2.2 實驗部分33-36
• 2.2.1 實驗試劑33-34
• 2.2.2 樣品合成34-36
• 2.2.2.1 磁核Fe_3O_4的制備34
• 2.2.2.2 磁性多級核@殼型載體Fe_3O_4@MgAl-LDH的制備34-35
• 2.2.2.3 磁性多級核@殼型催化劑PdAu_x/Fe_3O_4@MgAl-LDH的制備35-36
• 2.2.3 合成樣品的物化性能表征36
• 2.3 結(jié)果與討論36-47
• 2.3.1 催化劑的晶體結(jié)構(gòu)與組成分析36-40
• 2.3.2 催化劑的形貌與孔結(jié)構(gòu)分析40-43
• 2.3.3 催化劑PdAu合金納米粒分析43-46
• 2.3.4 催化劑的磁性分析46-47
• 2.4 本章小結(jié)47-49
• 第三章 磁性多級核殼結(jié)構(gòu)負(fù)載PdAu合金納米粒的Heck偶聯(lián)性能49-71
• 3.1 引言49
• 3.2 實驗部分49-51
• 3.2.1 實驗試劑49-50
• 3.2.2 性能評價與機理研究涉及的表征方法與儀器50-51
• 3.2.3 Heck偶聯(lián)反應(yīng)性能評價51
• 3.2.4 Heck偶聯(lián)反應(yīng)機理實驗51
• 3.3 結(jié)果與討論51-68
• 3.3.1 Heck偶聯(lián)反應(yīng)條件的優(yōu)化51-56
• 3.3.1.1 堿種類對催化活性的影響51-52
• 3.3.1.2 溶劑對催化活性的影響52-53
• 3.3.1.3 催化劑用量對催化活性的影響53-54
• 3.3.1.4 AuPd合金化作用對催化活性的影響54-56
• 3.3.2 催化劑的拓展反應(yīng)研究56-57
• 3.3.3 催化劑結(jié)構(gòu)和性能關(guān)聯(lián)57-64
• 3.3.3.1 X射線光電子能譜(XPS)分析57-61
• 3.3.3.2 原位漫反射紅外傅立葉變換光譜(DRIFTS)分析61-63
• 3.3.3.3 氫氣程序升溫還原(H_2-TPR)分析63-64
• 3.3.4 Heck偶聯(lián)反應(yīng)機理64-67
• 3.3.5 循環(huán)利用性67-68
• 3.4 本章小結(jié)68-71
• 第四章 載體組成調(diào)控PdAu合金催化劑Ullmann偶聯(lián)性能71-83
• 4.1 引言71-72
• 4.2 實驗部分72-73
• 4.2.1 化學(xué)試劑72
• 4.2.2 樣品合成72
• 4.2.2.1 磁核Fe_3O_4的制備72
• 4.2.2.2 磁性多級核@殼型載體Fe_3O_4@M(Ni、Co)Al-LDH的制備72
• 4.2.2.3 磁性多級核@殼型催化劑PdAu_(0.16)/Fe_3O_4@M(Ni、Co)Al-LDH的制備72
• 4.2.3 合成樣品的物化性能表征72-73
• 4.2.4 Ullmann偶聯(lián)反應(yīng)實驗73
• 4.3 結(jié)果與討論73-82
• 4.3.1 催化劑的晶體結(jié)構(gòu)與組成分析73-76
• 4.3.2 催化劑的形貌與孔結(jié)構(gòu)分析76-78
• 4.3.3 催化劑PdAu合金納米粒分析78-80
• 4.3.4 催化劑的Ullmann偶聯(lián)反應(yīng)活性評價與文獻對比80-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 第五章 結(jié)論83-85
• 創(chuàng)新點及展望85-87
• 參考文獻87-95
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95-97
• 發(fā)表及已投稿的論文95
• 會議論文95
• 專利95-97
• 致謝97-99
• 作者和導(dǎo)師簡介99-100
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書100-101

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本文編號：750327