高比表面积椰壳活性炭制备纳米Pd/C催化剂及催化Heck反应的研究

论文摘要

本文主要介绍了Heck反应和负载钯催化剂的发展过程以及活性炭的研究状况,并在此基础上详细讨论了以海南产量丰富的椰壳为原料制备纳米级钯碳催化剂的方法。选用先炭化后活化的两步法制备活性炭,通过对活化温度和活化剂用量等条件的仔细研究,采用化学活化法以KOH为活化剂,获得了制备椰壳活性炭的最佳活化条件：椰壳碳原料与活化剂用量质量比为1：4,活化温度为800℃,活化时间1h。制备的活性炭表面积最高达到3275m2/g。并认为在KOH活化的过程中KOH与碳反应生成K2CO3起主要的活化作用,钾蒸汽活化作用相对较小。椰壳活性炭浸渍法负载金属钯的研究过程中发现,10%双氧水对活性炭进行氧化处理,水合肼还原,超声作用30min都有利于制备钯粒子好、粒径小的Pd/C催化剂。通过对Pd/C催化剂的表征发现活性炭的微孔结构有利于小粒径钯粒子的生长,比表面积为2800 m2/g-3275m2/g的高比表面积活性炭经上述过程后制备出了钯粒子在2nm左右的钯碳催化剂。该系列Pd/C催化剂可在空气中、无配体参与时催化Heck反应,相对于市售Pd/C催化剂,溴苯反应时间缩短到了6小时,同时表现出良好的重复催化效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 序言
• 1.2 Heck反应
• 1.2.1 Heck反应概述
• 1.2.2 均相Heck反应
• 1.2.3 非均相催化Heck反应
• 1.3 活性炭
• 1.4 选题的意义及研究内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 高比表面积椰壳活性炭的制备
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 椰壳活性炭制备
• 2.2.1 椰壳炭制备
• 2.2.2 椰壳碳活化
• 2.2.3 活性炭的表征
• 2.3 结果讨论
• 2.4 小结
• 第三章 活性炭负载钯催化剂的制备及表征
• 3.1 实验准备
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 催化剂制备条件探索
• 3.2.1 活性炭表面氧化处理
• 3.2.2 还原剂的选择
• 3.2.3 超声处理
• 3.2.4 不同活性炭制备负载钯催化剂
• 3.3 催化剂表征及结果讨论
• 3.3.1 不同浓度双氧水氧化
• 3.3.2 还原剂影响
• 3.3.3 超声处理的影响
• 3.3.4 不同活性炭制备的Pd/C催化剂
• 3.5 小结
• 第四章 催化活性测试
• 4.1 实验准备
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.2 活性测试
• 4.2.1 催化剂用量
• 4.2.2 氧气、水及配体对实验的影响
• 4.2.3 各催化剂反应活性
• 4.2.4 催化剂再利用
• 4.3 结果讨论
• 4.3.1 催化剂用量的影响
• 4.3.2 体系对Heck反应的影响
• 4.3.3 催化剂活性
• 4.3.4 催化剂再利用
• 4.4 小结
• 总结
• 论文创新点
• 硕士研究生期间发表的论文
• 参考文献
• 附录
• 致谢