Pd@MOFs复合材料的制备及其对Suzuki-Knoevenagel一锅反应的催化研究

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近年来,金属有机骨架(MOFs)作为最新一代多孔材料受到越来越多的关注。MOFs材料是由金属离子和有机配体自组装形成的网状骨架结构。有机配体的多样性造就了MOFs种类和功能的多样性,使它在多个领域都占有一席之地。例如:气体储存和吸附、药物传输、非均相催化等。Suzuki反应是工业生产二芳基和烯烃衍生物的有效方法之一,现在该反应已经广泛应用于合成多种天然产物、药物、导电聚合物。Knoevenagel缩合反应是产生不饱和羰基化合物的重要方法之一,已广泛用于药物、化妆品、生物制品的合成。目前两种反应大多数都是由均相催化剂催化,其最大缺点是催化剂不能重复利用,造价高。因此,开发出环保的非均相催化剂具有十分重要的意义。多步反应耗时长,能量消耗大,而一锅反应可以通过避免中间分离和纯化等步骤,以最小化能量消耗来实现可持续的过程。因此,本文主要选择各种羧酸配体和多种金属离子合成一系列的结构性能良好的MOFs和MNPs@MOFs复合材料,并通过X-射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外吸收光谱(FT-IR)、热重(TGA)分析等手段对其进行分析表征,并用复合材料催化Suzuki-Knoevenagel一锅反应,催化效果很好,实验表明催化剂可以多次回收再利用。本文共分为四个部分:第一章是主要总结了金属有机骨架材料及其复合材料的研究进展,合成化学中的一锅反应的最近发展趋势,介绍了本文选题研究意义。第二章介绍了利用各种羧酸配体和多种金属离子合成了一系列MOFs材料,并封装Pd纳米粒子制备Pd@MIL-101、Pd@MIL-101-NH2、Pd@IRMOF-3、Pd@UiO-66、Pd@HKUST-1、Pd@Co4(tpt)2(btb)等复合材料,并且对他们的结构进行了分析研究。第三章主要描述了在温度为70℃,溶剂为乙醇,无机碱为碳酸钾,1.0 mmol%Pd@MOFs催化剂,催化带有醛基的苯硼酸、卤代苯和丙二腈进行一锅Suzuki-Knoevenagel反应。其中Pd@MIL-101-NH2催化效果较好。第四章为总结部分,对上述我们合成的几个复合材料的结构、催化性能做了详尽的总结。
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