Pd基催化剂在炔烃半氢化中的应用

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Pd基催化剂在半氢化中有着广泛的应用,是重要的炔烃半加氢催化剂之一。本论文通过对Pd基催化剂的组成、表界面结构的研究,探索影响Pd基催化剂半氢化能力的因素,通过对催化剂进行表征,对催化机理等方面进行深入分析,探究影响催化性能的因素,明确催化剂的构效关系,提升Pd基催化剂对炔烃氢化的选择性,制备出催化活性高,选择性高,稳定性好的半氢化Pd基催化剂。主要研究结果如下:(1)催化剂的组成不同,其性能会发生很大的改变,通过在Pd催化剂中加入Cu,改变催化剂的组成成分,从而改变Pd电子结构与空间分布,使其在炔烃半氢化反应中展示出了良好的活性和选择性。采用两步法合成Pd Cu纳米催化剂,由于反应过程中Pd将加入HCOONa直接催化成Na2CO3,第二步加入Cu后,我们可以直接得到Na2CO3负载的Pd Cu纳米催化剂。研究表明Na2CO3的存在对催化的选择性至关重要,Cu产生的电子效应和CO32-的位阻作用极大提升了炔烃氢化为烯烃的选择性。因此积极开展Pd Cu/Na2CO3纳米催化剂在炔烃制烯烃中的研究,具有重要的理论意义和应用价值。(2)合适的配体修饰在催化剂的表面,不仅可以稳定催化剂,在一些反应中也可以产生电子效应和位阻效应来提高催化剂的选择性。通过在Pd基纳米催化剂中加入双氰胺,制备的Pd/Na2CO3@DCD纳米催化剂与Pd Cu/Na2CO3@DCD纳米催化剂,在炔烃氢化制烯烃的测试中能保持较好的催化选择性,且多次循环后仍能保持较好催化能力。研究表明催化剂的表面结构对其性能有重要的影响。(3)以甲酸为还原剂制备出Pd Cu合金纳米催化剂,其在炔烃半氢化制烯烃的应用中展现了良好的性能,实现了高选择性和高循环稳定性。使用甲酸还原得到链状的Pd Cu合金催化剂纳米结构,Cu的电子效应和甲酸根在催化剂表面的吸附,改变了底物和中间产物的吸附模式,从而改变了Pd基催化剂的性能,从而提升了氢化时选择性。制备的甲酸修饰的Pd Cu纳米催化剂在苯乙炔氢化制苯乙烯时,选择性能超过92%远高于商用Lindlar催化剂。
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