含氮杂环卡宾有机—无机杂化材料的设计和制备及其在催化中的应用

论文摘要

随着科学技术的发展,均相催化反应存在着催化剂与产物分离困难、催化剂不易回收及难重复利用等缺点,催化剂的多相化成为过渡金属催化中一个新的研究领域。有机-无机杂化材料以稳定的化学键把有机和无机分子结合在一起,是一类复合型多相催化材料,本文致力于通过表面修饰嫁接的方法将有机配体N-杂环卡宾的前驱体进行固载,进而稳定各种金属中心,并通过一定的表征手段和催化反应评价,设计和合成各种新型有机-无机杂化催化材料,进一步拓展了该类材料在催化领域的应用。本文通过共价键嫁接法将甲基咪唑配体负载到SBA-15表面,合成了咪唑离子液体功能化的有机-无机杂化材料,之后进一步与醋酸钯进行配位,制得含有Pd-NHC配合物的有机-无机负载型催化剂,经过还原处理制备了含钯纳米粒子的NHC功能化SBA-15有机-无机杂化材料,并应用于醇类反应。结果表明该催化剂表现出较高的催化活性,并且在反应过程中没有出现纳米粒子流失和聚集的现象。另外,将该种类的催化活性中心Pd-NHC配合物负载到改性磁性内核微球HAP-γ-Fe2O3材料上,在Suzuki反应中考察了该材料的催化活性和稳定性。该催化剂在外磁场作用下,可有效地富集、分离、回收再利用。在金属氧化物催化方面,将咪唑离子液体功能化的有机-无机杂化材料与过氧化钼作用,并结合适当后处理,制备出了高价钼负载的有机-无机负载型催化剂,并发现以钼为活性中心的催化剂对烯烃环氧化反应表现出了一定的催化活性和较好的稳定性。上述工作对有机-无机杂化材料在金属有机化合物催化方面的应用探索具有一定的推动作用。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 有机-无机杂化材料概述
• 1.1.1 介孔材料的合成与应用
• 1.1.2 有机-无机杂化材料的合成
• 1.1.3 有机-无机杂化材料在有机催化中的应用
• 1.1.4 有机-无机杂化材料在其它领域中的应用
• 1.2 N-杂环卡宾的研究进展
• 1.2.1 N-杂环卡宾金属配合物的性质和催化应用
• 1.2.2 N-杂环卡宾配合物的合成方法
• 1.2.3 含N-杂环卡宾配合物杂化材料的研究进展
• 参考文献
• 第2章 试剂、仪器及产物定量分析方法
• 2.1 实验药品
• 2.2 有机试剂的干燥纯化
• 2.3 表征仪器及参数设置
• 2.3.1 NMR
• 2.3.2 红外光谱（FT-IR）
• 2.3.3 XRD
• 2.3.4 TG-DTA
• 2.3.5 TEM和SEM测定
• 2.3.6 等离子发射光谱仪（ICP）
• 2.4 反应评价分析
• 2.4.1 色谱条件
• 2.4.2 催化反应装置
• 2.4.3 主要催化反应的评价指标
• 第3章 咪唑离子液体修饰的杂化材料的合成与表征
• 引言
• 3.1 合成有嫁接功能的咪唑离子液体
• 3.1.1 合成溴代N-甲基咪唑乙酸甲酯
• 3.1.2 两种具有嫁接功能的离子液体的合成
• 3.2 功能性离子液体的表征
• 3.2.1 N-甲基咪唑乙酸甲酯的核磁表征
• 3.2.2 离子液体N-甲基咪唑3-三乙氧基硅烷的核磁表征
• 3.2.3 离子液体N-甲基咪唑3-乙酰胺丙基三乙氧基硅烷的核磁表征
• 3.3 离子液体功能化的介孔材料的合成
• 3.3.1 载体SBA-15的合成
• 3.3.2 杂化材料合成
• 3.4 功能化介孔材料的表征
• 3.4.1 XRD
• 3.4.2 TG-DTA
• 3.4.3 红外光谱
• 本章小结
• 参考文献
• 第4章 固载氮杂环卡宾配合物的硅基材料在催化中的应用
• 引言
• 4.1 钯催化剂生成纳米粒子后催化醇氧化反应的研究
• 4.1.1 材料合成
• 4.1.2 材料表征
• 4.1.3 反应评价
• 4.1.4 相关研究进展
• 4.2 以钼为活性中心的杂化材料催化环辛烯环氧化反应的研究
• 4.2.1 材料合成
• 4.2.2 反应评价
• 4.2.3 相关研究进展
• 本章小结
• 参考文献
• 第5章 固载氮杂环卡宾钯配合物的磁性微球的合成及催化应用
• 引言
• 5.1 嫁接N-杂环卡宾钯络合物的磁性微球的制备
• 5.1.1 羟磷灰石包覆γ-Fe203的磁性微粒的制备
• 5.1.2 离子液体的合成
• 5.1.3 磁性微球杂化材料的制备
• 5.2 磁性微球杂化材料的表征
• 5.2.1 XRD表征
• 5.2.2 FT-IR表征
• 5.3 杂化微球催化剂的偶联反应性能评价
• 5.3.1 不同溶剂条件下的反应结果
• 5.3.2 催化回收实验
• 本章小结
• 参考文献
• 结论和展望
• 结论
• 展望
• 作者简历
• 发表文章
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract