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钯催化的Suzuki交叉偶联反应是合成联芳烃化合物的最有效、最简便的方法之一,也是目前催化化学和有机合成化学的研究热点之一。传统的C-C偶联反应采用的均相催化体系存在诸多不足,如反应产物的分离困难、价格昂贵的催化剂不能重复使用、使用毒性高的膦配体等。使用负载钯催化剂,将均相催化剂多相化是解决以上问题的一个重要手段。载体材料主要包括:活性碳、金属氧化物、硅铝酸盐微孔分子筛、二氧化硅材料、活性粘土、玻璃纤维以及聚合物等。由于在催化剂的制备过程中,载体对于防止金属纳米粒子团聚、催化剂的活性起着至关重要的作用,因此选择合适的催化剂载体具有十分重要的意义。 碳材料,特别是多孔碳材料由于具有大的比表面积和孔体积、优异的热稳定性和化学稳定性,正迅速发展并成为材料、化学、环境领域的研究热点。多孔碳材料可以通过直接碳化金属有机框架材料(MOFs)得到而无需额外碳源。与传统的硬模板法制备多孔碳的多步骤相比,直接碳化法的优点在于不仅制备条件温和可控,而且一步完成。多孔碳具有大的比表面积、大的孔径结构、极好的热稳定性。本文以MOFs派生的多孔碳材料(PC)为载体制备了负载钯多相催化剂,用于催化Suzuki偶联反应。主要研究内容如下: (1)制备了Al-MOF派生的氮修饰介孔碳,用于负载Pd纳米。制备的催化剂经透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和氮气吸附-脱附表征。室温条件下,催化剂用量为0.2 mol%,在较短的时间内,该催化剂对Suzuki-Miyaura交叉偶联反应表现出良好的催化活性,产物产率在90%-99%之间。 (2)本文以金属有机框架材料ZIF-8为模板衍生的氮修饰纳米多孔碳材料为载体,制备了负载Pd纳米粒子的催化剂。该催化剂对Suzuki交叉偶联反应表现出良好的催化活性,室温条件下,催化剂用量为0.15 mol%时,其产物产率均在90%到99%之间,且重复使用六次,催化剂活性无明显降低。 (3)采用浸渍法将Pd纳米粒子负载到由金属框架材料MOF-5派生的多孔碳上,用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和氮气吸附-脱附表征进行表征,制备的催化剂对Suzuki交叉偶联反应表现出良好的催化活性,室温条件下,其产物产率即可达到90%~99%。该催化剂重复使用5次,反应收率仍可达到87%。