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负载型贵金属Pd催化剂的制备及其应用研究

作　者: 张云堂
导　师: 涂华民
学　校: 河北师范大学
专　业: 无机化学
关键词: 4-氯代邻苯二甲酸单钠盐 联苯四甲酸 负载型Pd催化剂 微乳液法 浸渍法 联苯二酐
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 609次
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内容摘要


理想的有机合成反应应该是以100%的产率和选择性获得目标化合物。贵金属催化剂恰好可以最大化地满足这一要求,但贵金属的昂贵价格极大地限制了它的广泛应用。因此寻找低流失并可重复使用的负载型贵金属催化剂,既有理论研究意义同时又具有工业应用价值。负载型贵金属催化剂后处理简单、分离和重复使用方便,最终符合绿色化学的发展趋势。 负载催化剂上的金属颗粒粒径是影响催化反应的重要因素,微小颗粒的催化活性研究已经引起了重视。微乳液法是控制金属粒径的一种新型方法,以微乳液法制各的催化剂具有更高的催化活性。 本文主要进行了以下研究: 采用常规浸渍法制备了一系列负载量为3%左右的负载型Pd-SiO2催化剂,利用XRD、SEM、原子吸收和比表面分析等技术手段进行了表征,考察了催化剂在4-氯代邻苯二甲酸单钠盐（4-CPA）脱氯偶联反应中的催化活性。研究了不同催化剂制备条件对该催化剂脱氯偶联性能的影响。实验结果表明,在反应温度75℃、催化剂用量0.5g、反应时间8h,甘油为还原剂的条件下,4-CPA的转化率接近100%,BPTA的选择性可达87.6%。 采用微乳液法制备出了一系列的固载化金属Pd纳米粒子催化剂Pd-SiO2,通过XRD、SEM、原子吸收和比表面分析等技术手段对所制备催化剂进行了表征,结果表明微乳液法制备的催化剂,Pd颗粒平均粒径较小,尺寸分布较窄,近似呈球形,而且在载体SiO2中的分布较为均匀。实验就制备温度、Pd负载量、氨水加入量、不同表面活性剂的选取、溶剂水与表面活性剂摩尔比ω等制备条件对催化剂的结构和催化活性的影响进行了探讨,确定了较适宜的微乳液制备体系——Tween80/正己醇/PdCl2水溶液。利用4-CPA脱氯偶联合成联苯四甲酸（BPTA）反应对Pd-SiO2的催化性能进行了考察,结果表明,催化剂适宜的Pd负载量为3wt%左右,催化剂与原料用量比为1:60（质量比）,在反应温度75℃、反应时间8h条件下,BPTA选择性可高达92.7%,优于采用浸渍法制备的负载型Pd催化剂。 考察了催化剂的使用寿命和失活现象,经原子吸收、SEM及比表面分析,确定了造成失活的原因。通过对催化剂进行简单的再生处理后,套用5次,催化剂的催化活性没有明显下降。

全文目录


摘要  3-4
英文摘要  4-9
第一章 文献综述  9-30
  1-1 贵金属催化剂及其特点  9
  1-2 负载型金属催化剂的制备方法  9-20
    1-2-1 浸渍法在金属催化剂制备中的应用  9-11
    1-2-2 溶剂化金属原子浸渍(SMAI)法在金属催化剂制备中的应用  11-13
    1-2-3 等离子体技术在金属催化剂制备中的应用  13-14
    1-2-4 离子吸附法金属催化剂制备中的应用  14
    1-2-5 溶胶-凝胶(sol-gel)法在金属催化剂制备中的应用  14-15
    1-2-6 微乳液法金属催化剂制备中的应用  15-19
    1-2-7 其它方法  19-20
      1-2-7-1 树状大分子封状金属纳米粒子催化剂  19
      1-2-7-2 金属壁与催化层一体化催化剂  19-20
  1-3 催化剂表征及相关研究  20-22
  1-4 负载型贵金属钯催化剂在各反应中的应用  22-24
    1-4-1 氢化反应  22-23
    1-4-2 氧化反应  23
    1-4-3 催化脱卤  23
    1-4-4 合成甲醇  23
    1-4-5 NO的还原反应  23
    1-4-6 其它反应中应用  23-24
  1-5 金属催化剂的失活及再生  24
  1-6 本课题的研究背景、内容和意义  24-30
    1-6-1 研究背景  24-28
      1-6-1-1 负载型钯催化剂的研究概况  24-26
      1-6-1-2 联苯二酐研究概况  26-28
    1-6-2 研究内容和意义  28-30
第二章 实验方法  30-35
  2-1 化学原料与试剂  30-31
  2-2 催化剂制备  31-32
    2-2-1 载体的预处理与制备  31
    2-2-2 常规浸渍法制备负载型Pd催化剂  31-32
    2-2-3 微乳液法制备固载化Pd纳米粒子催化剂  32
  2-3 催化剂表征  32-33
  2-4 催化剂活性评价  33
  2-5 催化产物分析及计算方法  33-35
第三章 负载型贵金属钯催化剂的浸渍法制备及应用研究  35-46
  3-1 前言  35
  3-2 负载型贵金属钯催化剂的浸渍法制备及应用  35-45
    3-2-1 载体的选择  35-36
    3-2-2 催化剂制备条件的影响  36-45
      3-2-2-1 浸渍过程的影响  36-39
      3-2-2-2 干燥过程的影响  39-40
      3-2-2-3 焙烧过程的影响  40-43
      3-2-2-4 还原过程的影响  43-45
  3-3 本章结论  45-46
第四章 微乳液法制备负载纳米粒子催化剂及其应用研究  46-54
  4-1 前言  46
  4-2 负载纳米粒子催化剂的制备  46-53
    4-2-1 微乳液制备体系的确定  46-47
    4-2-2 催化剂制备条件的影响  47-53
      4-2-2-1 水与表面活性剂摩尔比的影响  48-49
      4-2-2-2 氨水与正硅酸乙酯(TEOS)用量比的影响  49-50
      4-2-2-3 制备温度的影响  50-51
      4-2-2-4 PdCl_2溶液浓度(负载量)的影响  51-53
  4-3 本章结论  53-54
第五章 脱卤偶联反应工艺条件的确定和反应产物的分析  54-62
  5-1 脱卤偶联反应工艺条件的确定  54-57
    5-1-1 反应温度的影响  54
    5-1-2 反应时间的影响  54-55
    5-1-3 还原剂种类的影响  55
    5-1-4 搅拌转速的影响  55-56
    5-1-5 催化剂用量的影响  56-57
  5-2 产物分析  57-60
    5-2-1 熔点的测定  57-58
    5-2-2 红外光谱分析  58-59
    5-2-3 核磁共振谱分析  59-60
  5-3 本章结论  60-62
第六章 催化剂寿命考察及失活再生分析  62-67
  6-1 催化剂的寿命考察  62-63
  6-2 催化剂的失活及再生分析  63-66
  6-3 本章结论  66-67
第七章 结论  67-68
参考文献  68-75
致谢  75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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