贵金属钯因其卓越的催化性能被广泛用于有机合成工业,然而传统的钯基催化剂具有造价高、产生钯黑、易团聚、易失活等缺点。由于金属纳米粒子具有尺寸小,表面积大等独特优点,使其在催化领域表现出较好的活性和选择性。本文在一维碳纤维载钯复合催化剂制备方法的基础上,通过静电纺丝技术、化学还原和低温碳化等方法将催化剂直接附着在特定装置的内壁上从而设计出一种全新而便捷的催化反应器,此反应器与内壁附着的催化剂为一个整体,可循环使用多次而无需回收催化剂,具有可行性、创新性且操作简单的特点。本论文的具体内容如下:(1)利用静电纺丝技术结合化学改性、浸渍还原以及高温碳化等方法制备了改性聚丙烯腈(PAN)碳纳米纤维载钯纳米粒子复合催化剂,并考察了其Heck反应的催化性能。实验结果表明,通过化学改性法制备的复合材料催化剂,大大增加了钯粒子的负载量,表现出较好的催化性能,且循环五次后催化活性没有降低。(2)在此基础上,在聚丙烯腈(PAN)前驱体溶液里掺入另外一种高分子聚苯乙烯(PS)作为热分解聚合物,经过高温碳化阶段PS受热分解后得到具有多孔结构的多孔改性碳纤维载钯催化剂。此法不仅可改变催化剂的扩散性能,增加底物与活性中心接触的机会,提升结构碳材料参与电子转移和传输性,还增加了催化剂的内比表面积,而通过化学改性后又进一步增大纤维上钯的负载量。实验结果表明,此催化剂应用于Heck偶联反应中表现出更为高效的催化活性。(3)设计了一种新型的催化反应器,即以聚丙烯腈(PAN)与氯化钯(Pd Cl2)溶液为前驱体,利用静电纺丝技术在反应器内壁上附上一层均匀分布含有二价钯离子的纳米纤维膜,然后通过化学还原、预氧化或低温碳化等过程,实现钯纳米粒子在纳米纤维催化剂的表面负载与催化剂在反应器内壁的附着。将该反应体系同样应用于Heck反应中,结果表明,附着复合纳米钯催化剂的反应器具有较好的催化活性;由于Suzuki偶联反应条件较为温和,因此在上述的反应器附着催化剂过程中,可将内壁附着的含有二价钯离子通过化学还原后的高分子纤维膜直接当做催化剂并按照上述方法催化Suzuki偶联反应,实验表明此反应器对苯硼酸与碘苯类的反应表现出较好的催化效果。总之,将复合纳米钯催化剂附着于金属反应器内壁的设计,可进一步改善催化剂在回收过程中的流失问题,使催化剂在反应器内部重复利用多次。本文的研究为负载型钯催化剂的制备以及新型反应器的设计提供了新的思路。