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贵金属Pd催化剂对污染物降解、C-C偶联和氢还原反应等多种不同的反应都表现出极高的催化活性,但Pd纳米粒子较高的比表面能和较小的尺寸使其易于团聚且难回收再利用,为此一系列非均相Pd催化剂应运而生。近年来,核壳结构纳米复合物因不仅具有纳米材料独特的物理和化学性质而且可以整合核与壳组分的优异性能于一体,在非均相催化领域显示出良好的应用前景。如由磁性纳米粒子为内核、Pd为过渡层和多孔材料为外壳的磁性多级核壳结构纳米Pd催化剂因其多样的组分使其能同时具有优异的磁响应性、稳定性和良好的催化活性,受到科研工作者们的关注。另外,随着能源短缺和环境污染问题的日益加重,绿色化学已然成为当前化学工业的主要发展目标,为此开发能在室温可见光照射下使用的负载型Pd光催化剂将具有极大的现实意义。因此,本论文设计并制备出两种以金属有机骨架为多孔外壳的磁性多级核壳结构纳米Pd催化剂Fe3O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2]和h-Ni ZnFe2O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2],采用TEM、XRD、VSM、UV-vis DRS等表征手段对复合物的结构、形貌和物理化学性质进行了表征,并对催化剂的催化性能进行了考察。本论文的主要研究内容和结果如下:1.将聚多巴胺(PDA)包覆的磁性纳米粒子Fe3O4负载Pd后制备得到Fe3O4@PDA-Pd,通过改变自组装循环次数在Fe3O4@PDA-Pd上引入壳层厚度可调的[Cu3(btc)2],得到一系列磁性多级核壳结构纳米复合物Fe3O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](n)(n为[Cu3(btc)2]壳层自组装循环次数)。研究表明Fe3O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](n=5)在4-NP还原反应和Suzuki-Miyaura反应中展现出最高的催化活性。在以水为反应介质的4-NP还原反应中,其knor值高达28800min-1g-1;在以EtOH/H2O为反应介质的Suzuki-Miyaura反应中,仅以0.006 mol%的催化剂用量就可以高效催化Suzuki-Miyaura反应,其TOF值高达32333 h-1。另外,该纳米复合物在上述两个反应中循环使用8次后仍具有高的催化活性,而且催化反应完成后通过外加磁铁就能对其简易分离回收。该催化剂优异的催化性能归因于其不仅整合了各个组分优异的物理化学特性,而且其组分Fe3O4@PDA-Pd和[Cu3(btc)2]之间的协同作用使其展现出提升的催化性能。2.Fe3O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](n=5)在可见光照的条件下,于室温、EtOH/H2O反应介质中能有效地催化卤代底物与不同苯硼酸间的Suzuki-Miyaura偶联反应,TOF最高可达247.5 h-1;此光催化剂在连续使用8次后产物分离产率仍能达到88%,而且可以通过外加磁场实现光催化剂的有效分离和循环再利用。其优异的光催化性能主要归因于其将各组分有效的整合从而对可见光具有广泛的吸收并能有效地抑制光生电子-空穴对的复合,而且其独特的多级核壳结构能够很好的稳定Pd纳米粒子以展现出优异的循环使用性能。3.首先制备了具有中空结构的h-NiZnFe2O4纳米粒子,然后用PDA对其进行包覆再负载Pd制得h-NiZnFe2O4@PDA-Pd,最后采用一步法通过改变反应时间在h-NiZnFe2O4@PDA-Pd上引入壳层厚度可调的[Cu3(btc)2]外壳,得到一系列具有磁性中空多级核壳结构的h-NiZnFe2O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](n)纳米催化剂(n为[Cu3(btc)2]壳层的包覆时间)。h-NiZnFe2O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](7)在可见光照射下,于室温、EtOH/H2O反应介质中能高效的催化碘代、溴代底物与不同苯硼酸间的Suzuki-Miyaura反应,TOF值最高可达413.7 h-1;另外,h-NiZnFe2O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](7)在外加磁铁的作用下可与反应液快速分离,并在连续使用8次后产物的分离产率仍能达到87%。相比于Fe3O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](n=5),本工作所制备的纳米催化剂h-NiZnFe2O4@PDA-Pd@[Cu3(btc)2](7)展现出更为优异的光催化活性主要归因于其独特的中空多级核壳结构既能通过对可见光的多次反射以促使催化剂产生更多的光生载流子,又能有效抑制光生载流子的分离以提高光生载流子的利用率。