在目前的生产中,Heck反应由于其重要C-C键合成作用而被广泛应用于有机药物、天然产物合成等生产研究领域。其传统均相催化剂具有高效的催化性能,但它的成本较高,不能回收造成易浪费等缺点极大地限制了其大规模应用。非均相催化剂能有效改进上述缺点,但它在反应中还是存在着活性组分易浸出和聚集的现象导致活性下降以及催化剂回收困难等问题。所以,为有效解决这些问题,可将活性组分纳米粒子高分散地固定在磁性材料上以合成可磁性回收的催化剂。一方面对磁性材料表面进行功能化以提高催化剂活性组分的分散以防止其在反应中脱落和团聚,从而保持很好的催化活性,另一方面,在反应后可以通过简易的磁选方式回收催化剂,同时减少催化剂损失、降低能耗、并节约生产时间。但是在制备磁性纳米催化剂中,为了提高表面分散效率和具有磁性,其磁性载体的制备过程往往十分复杂。碳纳米管由于其具有大比表面积、良好的电导性及化学稳定性等优点被广泛应用于催化剂制备中。在本论文中,利用加水气相沉积法等一系列途径进行掺杂氧及氮磁性碳纳米管的一步原位制备,后通过将其进行活性组分Pd的负载应用于Heck反应中测试其催化性能。根据碳纳米管的生长机理,我们设计制备了含有磁性金属Ni的催化剂用于碳管的制备,在碳管生长过程中由于毛细管效应吸入Ni金属进入管内从而使制得的碳管具有磁性。同时,在碳管生长的过程中引入含有O、N等元素的前驱体,使得其在碳管表面均匀形成了各种活性基团。通过一系列的实验表征及DFT理论计算分析,这些活性基团由于与活性金属Pd纳米颗粒的吸附能较低,使其在负载分散Pd纳米颗粒时具有更强的稳定性和分散性,从而催化剂表现出更好的催化活性及稳定性。进一步地,我们选择性地制备不同N元素基团(吡啶N,吡咯N等)含量的碳管,针对其不同基团在Pd的负载时及反应中的影响因子,通过实验和理论计算进行了分析,从而推断得到掺杂基团在催化剂制备和反应中的作用机理。这些结论将对设计应用于其他反应的高效磁性催化剂有着很大的意义。