氮摻雜碳負(fù)載鈀基催化劑的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各類納米材料也是層出不窮。貴金屬納米粒子作為納米材料的一部分，也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于能源、化學(xué)、醫(yī)療和環(huán)境等領(lǐng)域中，尤其在各類催化領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。而在實(shí)際應(yīng)用中，貴金屬納米催化劑中尺寸較小的貴金屬粒子由于表面能較大、表面原子比例高、配位不飽和度高，會出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象導(dǎo)致催化過程中活性下降甚至是失活。通過將貴金屬納米粒子負(fù)載于載體上可以很好的解決這個問題，不同的載體往往會給催化劑帶來其他特殊的性質(zhì)，比如材料的催化效率

2、、循環(huán)穩(wěn)定性等。本文研究以氮摻雜碳微管、鐵復(fù)合物@氮摻雜碳空心球和氮摻雜碳包裹的硅酸鋁纖維這三種不同材料的為載體，負(fù)載鈀或者鈀與過渡金屬納米粒子制備了相應(yīng)的催化材料，并將其應(yīng)用于有機(jī)催化反應(yīng)，主要研究了各個材料的催化性能、循環(huán)穩(wěn)定性。由于負(fù)載型催化劑載體的性質(zhì)、形貌以及貴金屬納米粒子的性質(zhì)與形貌對于催化性能有著很大的影響，因此選擇不同的載體和對載體的改性以及對貴金屬納米顆粒的形貌調(diào)控是提高貴金屬催化劑催化性能、穩(wěn)定性的重要途徑之一。目前

3、，對于負(fù)載型貴金屬催化劑載體與金屬形貌的調(diào)控還需要進(jìn)一步研究，開發(fā)具有低負(fù)載量、催化活性高的和可以循環(huán)使用的負(fù)載型納米貴金屬催化劑仍是一份相當(dāng)具有意義的工作。本文主要研究了以下三個方面的內(nèi)容：
　　(1)制備了一種將超細(xì)Pd納米粒子負(fù)載于氮摻雜空心微管表面的新型復(fù)合催化材料(NCT@Pd)，并研究了該材料在有機(jī)催化中的應(yīng)用。NCT@Pd復(fù)合材料具有管狀結(jié)構(gòu)，比表面積較大，金屬負(fù)載量低(0.324wt.％)等優(yōu)點(diǎn)。此外負(fù)載于氮摻雜空

4、心微管表面的鈀粒子粒徑較小(約2.3nm)，且分散均勻。在對硝基苯酚還原為對氨基苯酚的催化反應(yīng)中，合成的管狀NCT@Pd材料表現(xiàn)出較好的催化活性，其轉(zhuǎn)換頻率(TOF)達(dá)29.4min-1，并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。將其應(yīng)用于Suzuki反應(yīng)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其催化效果良好，其TOF可以達(dá)到44.0min-1。
　　(2)制備了一種以鐵復(fù)合物為內(nèi)層、氮摻雜碳為外層的雙層殼巧結(jié)構(gòu)的載體，并在其表面負(fù)載鈀納米粒子的新型磁性可回收催化材料(F

5、e@NC@Pd)，并探討了該復(fù)合材料在有機(jī)催化中的應(yīng)用。即使Pd負(fù)載含量低至0.224%，該材料在催化4-硝基酚還原反應(yīng)中，其TOF值高達(dá)354min-1，在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中其也表現(xiàn)出較為出色的催化性能，其TOF為52.8min-1。此外材料還具有良好的穩(wěn)定性，并且易于回收再使用。
　　(3)利用多巴胺的粘附性，同時添加K2PdCl4和FeCl3金屬前驅(qū)體，通過一步法在硅酸鋁纖維上包裹生成聚多巴胺/PdCl4-–Fe3+復(fù)合