论文部分内容阅读
近来提高贵金属的利用率成为催化领域的研究热点,结合多孔有机聚合物的多种特性,将贵金属固载于具有良好结构与性能的多孔有机聚合物上,可以得到性质稳定、分散度高的超细纳米贵金属催化剂,并且具有很好的催化活性和重复利用率。基于此,本文进行了如下研究:(1)本文选用具有介孔结构的多孔聚合物材料(PDVB-VP),经过离子交换法对PDVB-VP进行有机官能修饰得到材料PDVB-VP-I与PDVB-VP-NTF2,随后通过离子交换还原法在水相中进行金属负载合成了NMNPs@PDVB-VP-X(X=I、NTF2)。通过一系列表征分析发现经过离子交换方法,目标官能团可成功修饰于原始材料的有机骨架中,证明该方法具有可行性。(2)通过FT-IR、元素分析证明通过离子交换法成功合成了材料PDVB-VP-I与PDVB-VP-NTF2;通过ICP结果发现简单的离子交换还原法也得到了负载量较高的金属催化剂;通过TGA、BET、TEM发现该类材料为稳定性较好的介孔结构材料,并且发现使用载体PDVB-VP-NTF2由Na2PdCl4合成的催化剂Pd@PDVB-VP-NTF2金属钯颗粒尺寸约为2.51nm。(3)我们成功合成了催化剂NMNPs@PDVB-VP-NTF2(NM=Au、Pt、Pd),通过对硝基苯酚还原反应,初步测试这三种贵金属催化剂性能,测试结果发现其中Pd基催化剂的催化性能最佳,于是继续对Pd基催化剂展开了探究。(4)使用不同载体(PDVB-VP-I、PDVB-VP-NTF2)、不同钯源(H2PdCl4、Na2PdCl4)合成了四种Pd基催化剂,通过喹啉的选择性加氢反应与苯甲醛的选择性加氢反应,测试这四种Pd基催化剂的催化性能。结果发现,在喹啉加氢反应中,这四种Pd基催化剂均具有较好的催化性能,这其中以PDVB-VP-NTF2为载体由Na2PdCl4制备合成的催化剂Pd@PDVB-VP-NTF2催化效果最好:在催化剂用量15mg、H2(1atm)、60℃条件下反应24h可将四氢喹啉高选择性转化为1,2,3,4-四氢喹啉,产率高达95%。随后,对催化剂的稳定性进行了测试:过滤实验与循环实验,实验结果发现催化剂在有机相中能稳定存在,反应后活性组分不易脱落,催化剂重复使用5次仍具有较高的催化活性。在苯甲醛加氢反应中,催化剂Pd@PDVB-VP-NTF2(Na2PdCl4)表现出优异的催化性能,在异丙醇作溶剂(又作氢源)、KOH提供碱性环境,空气氛围下80℃反应5h,将苯甲醛高效转化为苯甲醇,产率高达90%。经过离子交换可对材料定向的功能化修饰,在对其进行金属负载时可起到调控金属分散度及颗粒尺寸的重要作用;并且选用的介孔结构材料可增大催化剂与反应物分子的接触几率,为催化反应提供更多的活性位点以及更好的空间环境。并且所合成的金属催化剂具有很好的结构稳定性。