本文關(guān)鍵詞：負(fù)載型金屬—有機骨架催化劑的制備及其催化性能研究

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【摘要】：金屬-有機骨架材料,近些年出現(xiàn)的較為新穎的晶體材料。這種材料的比表面積較高、孔道可調(diào)節(jié)、容易功能化。MOFs材料在催化方面的運用十分廣泛,諸如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、C-C偶聯(lián)反應(yīng)等。MOFs材料具備多的活性位點,展現(xiàn)出了不錯的催化機能。催化劑的循環(huán)利用大多采用離心、過濾等物理方法。這些方法不僅會造成催化劑量的損失,更嚴(yán)重的是影響其微觀結(jié)構(gòu)進而降低了催化活性。本文采用制備磁性催化劑方式,將MOFs材料負(fù)載在磁性核SiO_2@Fe_3O_4上。利用它的磁性回收,操作簡易、不影響其微觀結(jié)構(gòu)、回收效率高。以磁性核為載體,采用原位合成的方法制備了兩種負(fù)載型MOFs催化齊UZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4和MIL-101 (Cr)@SiO_2@Fe_3O_4。利用浸漬法,NaBH4還原合成Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4。對合成的兩種催化劑采取了XRD、FT-IR、SEM、TEM等表征手段。此外,我們研究了Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化劑對4-碘代苯乙酮與苯硼酸的Suzuki反應(yīng)的效果以及ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4催化劑對鄰氨基苯乙酮與對氯芐胺的反應(yīng)效果。研究了反應(yīng)時間、溫度、不同類型堿、溶劑、堿量、催化劑的量等因素對Pd@MIL-101 (Cr)@SiO_2@Fe_3O_4在Suzuki反應(yīng)中的影響。經(jīng)探討,最適合的反應(yīng)條件如下：反應(yīng)時間100min,反應(yīng)溫度為140℃,叔丁醇鈉作為堿,DMF作為溶劑。此時,反應(yīng)可以達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率,可達(dá)到97.4%。此外,Pd@MIL-101 (Cr)@SiO_2@Fe_3O_4的重復(fù)使用性4次,轉(zhuǎn)化率仍然可以達(dá)到93.4%。研究了反應(yīng)時間、溫度、催化劑含量、不同溶劑、氧化劑TBHP濃度等反應(yīng)因素對催化劑.zIF-67@SiO_2@Fe_3O_4催化喹唑啉衍生物合成反應(yīng)的影響。經(jīng)探討,最佳反應(yīng)條件如下：研究時間3h,研究溫度為80℃,催化劑的加入量為3%,5equiV TBHP(相比于鄰氨基苯乙酮),反應(yīng)物-鄰氨基苯乙酮和對氯芐胺的比例為1：2,甲苯作為溶劑,此反應(yīng)可以達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率。ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4催化劑在重復(fù)使用5次之后仍可達(dá)到87.9%的轉(zhuǎn)化率。
【關(guān)鍵詞】：金屬-有機骨架材料 負(fù)載型 催化劑 Suzuki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】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 文獻綜述15-37
• 1.1 引言15
• 1.2 MOFs簡介15-16
• 1.3 MIL-n和ZIF-n系列MOFs16-19
• 1.3.1 MIL-n系列17-18
• 1.3.2 ZIF-n系列18-19
• 1.4 MOFs合成19-21
• 1.4.1 溶劑熱(水熱)法19-20
• 1.4.2 微波輔助法20-21
• 1.4.3 超聲輔助法21
• 1.5 MOFs的應(yīng)用21-29
• 1.5.1 氣體存儲21-22
• 1.5.2 氣體分離22-23
• 1.5.3 傳感器領(lǐng)域23-24
• 1.5.4 藥物輸送24
• 1.5.5 催化領(lǐng)域24-29
• 1.6 鈀催化的Suzuki反應(yīng)29-34
• 1.6.1 反應(yīng)機理30-31
• 1.6.2 鈀催化劑31-34
• 1.7 喹唑啉衍生物的合成研究34-35
• 1.8 研究意義及內(nèi)容35-37
• 第二章 實驗內(nèi)容37-47
• 2.1 實驗的試劑和設(shè)備37-38
• 2.1.1 實驗試劑37
• 2.1.2 實驗儀器37-38
• 2.2 負(fù)載型MOFs的制備38-43
• 2.2.1 MIL-101(Cr)的合成38-39
• 2.2.2 ZIF-67合成39-40
• 2.2.3 磁性Fe_3O_4的合成40
• 2.2.4 SiO_2@Fe_3O_4的合成40-41
• 2.2.5 MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4的合成41
• 2.2.6 Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4的合成41-42
• 2.2.7 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4的合成42-43
• 2.3 催化劑的表征43-44
• 2.3.1 FT-IR分析43
• 2.3.2 XRD分析43-44
• 2.3.3 SEM表征44
• 2.3.4 TEM分析44
• 2.4 催化劑反應(yīng)性能評價44-47
• 2.4.1 Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化Suzuki反應(yīng)44-45
• 2.4.2 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4催化喹唑啉合成的反應(yīng)45-47
• 第三章 Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4及Suzuki反應(yīng)性能47-61
• 3.1 引言47
• 3.2 Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化劑的表征47-51
• 3.2.1 Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4的XRD表征47-49
• 3.2.2 Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4的FT-IR表征49-50
• 3.2.3 MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4的SEM和TEM表征50-51
• 3.3 Pd@MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化劑的Suzuki反應(yīng)性能研究51-58
• 3.3.1 反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響52
• 3.3.2 反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響52-53
• 3.3.3 催化劑的含量對反應(yīng)的影53-54
• 3.3.4 不同類型的堿對反應(yīng)的影響54-55
• 3.3.5 堿量對反應(yīng)的影響55-56
• 3.3.6 不同溶劑對反應(yīng)的影響56-57
• 3.3.7 催化劑的重復(fù)使用性57-58
• 3.4 本章小結(jié)58-61
• 第四章 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4催化劑及喹唑啉衍生物的合成61-73
• 4.1 引言61
• 4.2 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4催化劑的表征61-64
• 4.2.1 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4的XRD表征61-62
• 4.2.2 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4的FT-IR表征62-63
• 4.2.3 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4的SEM和TEM表征63-64
• 4.3 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4催化喹唑啉衍生物合成反應(yīng)64-71
• 4.3.1 不同負(fù)載量的ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4對反應(yīng)的影響65-66
• 4.3.2 溫度對反應(yīng)的影響66
• 4.3.3 催化劑含量的影響66-67
• 4.3.4 不同類型溶劑對反應(yīng)的影響67-68
• 4.3.5 TBHP的濃度對反應(yīng)影響68-69
• 4.3.6 不同鈷鹽對反應(yīng)的影響69-70
• 4.3.7 ZIF-67@SiO_2@Fe_3O_4的重復(fù)使用性能70-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-83
• 致謝83-85
• 作者和導(dǎo)師簡介85-87
• 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87-88

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本文編號：997312