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随着纳米技术的发展,纳米催化剂在非均相催化领域占据越来越重要的地位。钴作为过渡金属的一员,其低成本、相对低毒性和独特的反应特性使得钴基催化剂在非均相催化领域受到极大的关注。设计构建高效负载型钴基纳米催化剂是多相催化领域的研究热点。相比较于纯碳材料,氮掺杂碳材料在导电性、表面活性以及表面亲水性等方面都有很大的优势。作为催化剂载体时,氮掺杂碳材料独特的表面化学性质能够很好地改善负载型金属催化剂活性、选择性和稳定性。氮掺杂碳材料负载钴纳米颗粒催化剂应运而生,其独特高效的催化性能使其在催化加氢方面备受关注。然而,钴纳米颗粒裸露负载型催化剂仍无法达到贵金属负载性催化剂的高效催化活性和耐腐蚀性,这极大地限制了它的应用与发展。为了进一步拓展氮掺杂碳材料负载钴纳米颗粒催化剂在催化领域的应用,氮掺杂碳包覆钴纳米颗粒催化剂被开发出来和研究。本论文设计了以廉价前驱材料通过简单的策略制备氮掺杂碳包覆钴纳米颗粒催化剂。钴纳米颗粒被均匀高分散地限制在碳基质中。氮碳壳层在空间上将钴纳米颗粒隔断,有效地避免了钴的团聚、烧结和流失。钴纳米颗粒与氮碳壳层之间的强相互作用使得表面氮碳壳表现出类金属性质。这使得氮掺杂碳包覆钴纳米颗粒催化剂在芳香硝基化合物的催化加氢中表现了优异的催化活性和稳定性。所制备的催化剂的特殊结构对催化剂性能和稳定性作出了极大贡献。在芳香硝基化合物的绿色可持续和超高效率的催化加氢方面,本研究制备的一系列氮掺杂碳包覆钴纳米颗粒催化剂有着优异的催化性能。(1)在使用甲酸作为氢源的芳香硝基化合物催化转移加氢体系中,设计合成的Co@NC-600催化剂有效地克服了甲酸对钴的腐蚀。所制备的催化剂在无碱体系中有着优异的催化活性和稳定性。该工作开拓了芳香硝基化合物的可持续性催化氢化,拓展了钴基催化剂在该领域的应用。(2)此外,我们设计构建了一种yolk-shell结构的多级孔纳米反应器,通过催化剂结构的调控达到了媲美贵金属催化效率的芳香硝基化合物加氢催化剂。该工作中制备的Co@ZDC@mC-700纳米反应器催化剂在以水合肼作为氢源催化芳香硝基化合物加氢的反应中表现出了超高的催化效率,其催化活性几乎是同类型催化剂的50倍。