目前能源经济性已经成为全球发展的战略要点之一,而能否在化学工业当中实现这个战略是重中之重。化学工业上最重要的生产工艺就是催化过程,而催化剂在很大程度上决定了其工艺的生产水准以及可行性的价值。催化剂是在反应前后性质不发生变化的一类物质,它的存在是为了提高化学反应的速率,创造更高的社会价值。近些年来,纳米结构催化剂由于其独特的结构和性能引起了研究者的广泛兴趣。从合成利用方面以及经济性角度考虑,一方面要解决催化剂制备过程中造成的资源浪费和污染,另一方面要解决传统方法出现的缺陷,最终目标是提高资源的利用率,提高催化活性。本论文围绕能源经济性这个原则,利用具有有序微孔-介孔结构以及巨大比表面积的MIL-101作为载体,制备了负载型Pd催化剂,使得Pd的活性中心得到高度分散,并考察了其在Sonogashira反应、Heck反应以及合成吲哚类化合物中的应用;通过囊泡模板辅助化学还原法制备中空结构的Pd/M (M = Co, Fe, Ni, Cu, Zn)纳米球,主要考察了Pd/Co,Pd/Fe催化剂在偶联、加氢反应中的催化性能;制备了粒径均匀的Co-B非晶态合金纳米颗粒和中空结构的Ni/Co-B非晶态合金纳米球,并在正丁醛和辛烯醛加氢反应中考察了其催化剂性能。1.催化剂的制备:1)负载型Pd/MIL-101催化剂的制备:采用氢气还原浸渍在MIL-101材料上的Pd(acac)2,考察负载量以及载体的影响。2)中空结构的Pd/M (M=Co, Fe, Ni, Cu, Zn)纳米球催化剂的制备,采用Bu4P+/[PdX4]2-构筑的囊泡模板,参入其他金属M,以NaBH4化学还原方法制备出中空结构的Pd/M纳米球催化剂。3)粒径均匀的Co-B非晶态合金纳米颗粒和中空结构的Ni-Co-B非晶态合金纳米球催化剂的制备:将CoCl2溶液或者CoCl2和NiCl2混合溶液加入四丁基溴化磷溶液中,加入氯化钾固体直到溶液过饱和,再用KBH4化学还原法将其还原,从而制得粒径均匀的Co-B非晶态合金纳米颗粒和中空结构的Ni/Co-B非晶态合金纳米球催化剂。2.催化性能测试利用偶联反应(包括Sonogashira、Heck、Ullmann等)以及正丁醛和辛烯醛液相加氢反应来考察不同金属材料的催化剂性能。采用GC-MS、1H NMR、GC等对产物进行定性和定量分析,并计算转化率和得率。结果显示,1)在Sonogashira偶联反应中,Pd/MIL-101催化剂比介孔硅材料(MCM-41、SBA-15)和碳材料负载的催化剂具有更高的活性和选择性;2)具有中空结构的Pd/Co、Pd/Fe纳米球催化剂在Sonogashira、Heck、Ullmann偶联反应中,均比实心Pd纳米颗粒和中空Pd纳米球具有更高的活性和得率;3)在正丁醛和辛烯醛液相加氢反应中,粒径均匀的Co-B非晶态合金纳米颗粒和中空结构的Ni/Co-B非晶态合金纳米球催化剂均表现出优于普通Co-B,Ni/Co-B非晶态合金催化剂,说明具有特殊形貌结构的非晶态合金催化剂更有应用前景。3.催化性能和构效作用根据催化剂的活性数据以及其性质表征而做了如下研究:1)通过在MOFs材料MIL-101上负载金属Pd,其在催化偶联反应中表现出优于介孔硅材料和碳材料的性质。这主要是由于MIL-101材料本身具有独特的MOFs骨架结构、巨大的比表面积、有序的微孔-介孔空间拓扑结构以及相当大的孔容,从而提高了金属Pd的分散度。2)通过囊泡模板辅助化学还原法制备中空结构的Pd/M (M = Co, Fe, Ni, Cu, Zn)纳米球, Pd/Co、Pd/Fe在偶联反应中表现出良好的催化活性,比常规方法制备的实心Pd纳米颗粒和中空Pd纳米球具有更高的催化活性和得率,说明Co,Fe等对活性中心Pd起到了非常好的分散作用。3)通过四丁基溴化磷、氯化钾与金属离子的相互作用制得了纳米球状结构的Co-B以及中空结构的Ni/Co-B非晶态合金催化剂,在正丁醛和辛烯醛液相加氢反应中比常规Co-B、Ni/Co-B的非晶态合金具有更高的催化活性,说明制备的粒径均匀的结构以及中空结构在体系中分散好、有益于介质的传输,提高催化活性。