杂化树形聚合物负载双金属纳米粒子的制备及其催化丁腈橡胶氢化研究

论文摘要

本文以Pd、Pt两种金属为原料,合成杂化树形聚合表面负载双金属纳米粒子（DTNs）催化剂,并对其粒子粒径大小及分布、粒子形态、催化性能等进行了表征测试。首先,采用发散法（Micheal加成反应和腈基氢化反应）合成低代数聚丙烯亚胺树形聚合物（PPI）;以2,4,6-三异丙基苯磺酰胺和1,4-二溴-2-丁烯为原料合成十五元三烯氮杂大环;用傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振谱（1HNMR）对产物进行结构表征。测试结果证实PPI树形聚合物和十五元三烯氮杂大环合成成功。接着,以十五元三烯氮杂环配体为端基改性剂对PPI表面氨基进行修饰改性,得到杂化改性的PPI树形聚合;采用配体同步交换法,Pd（PPh3）4、Pt（PPh3）4与杂化树形PPI聚合物反应,制备一系列单金属、双金属纳米粒子催化剂。核磁共振谱分析结果表明:杂环双键氢的化学位移在金属负载前后发生了明显变化。利用原子力学显微镜（AFM）表征了纳米粒子的表面形貌和粒径的分布,AFM照片表明双金属纳米粒子近似球形,分布较均匀,粒径较小,这说明用杂环杂化改性后的PPI树形聚合物不仅可作为金属原子载体,还能有效阻碍金属原子团聚。最后,将杂化PPI树形聚合物负载的双金属纳米粒子催化剂应用于丁腈橡胶的加氢反应,将氢化后胶液滴加到搅拌的甲醇中,用氯苯和甲醇的混合溶液回收催化剂。测定了氢化丁腈橡胶的氢化度,以此来评价催化剂的催化活性强弱。结果表明:双金属纳米粒子催化效率高于单金属纳米粒子;与十五元三烯氮杂大环负载金属的催化剂相比,双金属DTNs催化剂在多次回收循环后还具备一定催化活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 丁腈橡胶的氢化
• 1.2.1 乳液氢化
• 1.2.2 溶液氢化
• 1.2.3 HNBR 新型制备方法
• 1.3 树形聚合物载体的制备及其催化应用研究
• 1.3.1 树形聚合物载体的研究
• 1.3.2 树形聚合物负载双金属纳米粒子的研究
• 1.4 课题的目的、意义和主要内容
• 1.4.1 课题目的与意义
• 1.4.2 主要内容
• 第二章 低代数聚丙烯亚胺树形聚合物合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与设备
• 2.2.2 合成与制备
• 2.2.3 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PPI 合成工艺的选择
• 2.3.2 PPI 性能分析
• 2.3.3 傅立叶红外光谱（FT-IR）分析
• 1H-NMR）分析'>2.3.4 核磁共振（¹H-NMR）分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 十五元三烯氮杂大环合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与设备
• 3.2.2 合成与制备
• 3.2.3 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 柱层析淋洗溶剂的选择
• 3.3.2 傅立叶红外光谱（FT-IR）分析
• 1H-NMR）分析'>3.3.3 核磁共振（¹H-NMR）分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 双金属纳米粒子的制备及其催化丁腈橡胶氢化研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与设备
• 4.2.2 合成与制备
• 4.2.3 测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 DTNs 催化剂的制备
• 4.3.2 DTNs 催化氢化NBR
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件