物理吸附型载钯炭气凝胶对铃木反应的催化性能研究-毕业论文答辩

1、LOGO指指导教师导教师：刘刘*物理吸附型载钯炭气凝胶对铃木物理吸附型载钯炭气凝胶对铃木反应的催化性能研究反应的催化性能研究n班班级级：09药药用高分子材料（用高分子材料（2）班）班n学学生生：n学号学号：09*n炭气凝胶炭气凝胶问世于上世纪八十年代末期，问世于上世纪八十年代末期，炭气凝胶炭气凝胶(carbon aerogel)，也称碳，也称碳气凝胶，是一种轻质、多孔、非晶态、气凝胶，是一种轻质、多孔、非晶态、块体纳米炭材料，其连续的三维网络结块体纳米炭材料，其连续的三维网络结构可在纳米尺度控制和剪裁。它是一种构可在纳米尺度控制和剪裁。它是一种新型的气凝胶，源于其独特的网络结构，新型的气凝胶，

2、源于其独特的网络结构，炭气凝胶具有导电性好，比表面积大、炭气凝胶具有导电性好，比表面积大、密度变化范围广的特点。与传统的无机密度变化范围广的特点。与传统的无机气凝胶气凝胶(如硅气凝胶如硅气凝胶)相比，炭气凝胶具相比，炭气凝胶具有许多优异的性能和更加广阔的应用前有许多优异的性能和更加广阔的应用前景。景。炭气凝胶炭气凝胶载钯炭气凝胶载钯炭气凝胶铃木反应铃木反应u铃木反应铃木反应，也称作，也称作Suzuki偶联反应、偶联反应、Suzuki-Miyaura反应（铃木宫浦反应），是一个较新的有机偶反应（铃木宫浦反应），是一个较新的有机偶联反应，零价钯配合物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯联反应，零价钯配合

3、物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。Suzuki偶联反偶联反应是合成联芳烃化合物的最有效方法之一，近几年来一直应是合成联芳烃化合物的最有效方法之一，近几年来一直是催化化学和有机化学的研究热点。是催化化学和有机化学的研究热点。u Suzuki偶联反应有一些突出的优点：偶联反应有一些突出的优点：1. 反应条件不像其它偶联反应那样苛刻，并且反应对水不敏反应条件不像其它偶联反应那样苛刻，并且反应对水不敏感，多数还要加入少量的水溶解无机碱。感，多数还要加入少量的水溶解无机碱。2. 可允许多种活性官能团存在。可允许多种活性官能团存在。

4、3. 可以进行通常的区域和立体选择性的反应。可以进行通常的区域和立体选择性的反应。4. 副产物少，并且反应的无机副产物是无毒的易于除去，可副产物少，并且反应的无机副产物是无毒的易于除去，可以用于工业化生产。以用于工业化生产。5. 芳基硼酸在空气中比较稳定，可长期储存，毒性较小。芳基硼酸在空气中比较稳定，可长期储存，毒性较小。Suzuki反应的方程式反应的方程式本实验反应内容主要是在加入催化剂的情况本实验反应内容主要是在加入催化剂的情况下，溴苯和苯硼酸在以碳酸钠为碱，水和乙下，溴苯和苯硼酸在以碳酸钠为碱，水和乙醇为溶剂的体系中反应，生成溴苯。然后检醇为溶剂的体系中反应，生成溴苯。然后检测其生成产

5、率，用来反映催化剂的催化效果。测其生成产率，用来反映催化剂的催化效果。论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u第一部分第一部分：前言：前言1.1炭气凝胶炭气凝胶1.2铃木反应铃木反应1.3论文目的与设想论文目的与设想u第二部分第二部分：实验部分：实验部分u第三部分第三部分：结果与讨论：结果与讨论3.1有机气凝胶以及炭气凝胶的物理载钯吸附研究有机气凝胶以及炭气凝胶的物理载钯吸附研究3.2载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的催化活性研究偶联反应的催化活性研究3.3载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的循环利用探讨偶联反应的循环利用探讨u第四部分第四部分：结论：结论主要流程主

6、要流程u 本文主要通过控制钯溶液的吸附浓度对本文主要通过控制钯溶液的吸附浓度对不同粒径的有机气凝胶以及炭气凝胶进行不同粒径的有机气凝胶以及炭气凝胶进行负载，再利用紫外分光光度计测定有机气负载，再利用紫外分光光度计测定有机气凝胶及其炭气凝胶对钯的吸附后溶液浓度凝胶及其炭气凝胶对钯的吸附后溶液浓度，借此获得其吸附量及曲线来说明其吸附，借此获得其吸附量及曲线来说明其吸附性能如何。并用制得的产品催化以溴苯和性能如何。并用制得的产品催化以溴苯和苯硼酸为底物的铃木反应，最后用苯硼酸为底物的铃木反应，最后用GC表表征反应产率，证明载钯气凝胶有催化活性征反应产率，证明载钯气凝胶有催化活性和催化效果。和催化效果

7、。氯化钯溶液紫外标准曲线的测定氯化钯溶液紫外标准曲线的测定用用0.6（mg/mL）PdCl2溶液作紫外光谱扫溶液作紫外光谱扫描，有一最大吸收峰，所以氯化钯溶液最大吸描，有一最大吸收峰，所以氯化钯溶液最大吸收波长为收波长为=424nm。氯化钯溶液紫外标准曲线的测定氯化钯溶液紫外标准曲线的测定不同粒径的有机气凝胶和炭气凝胶载钯性能不同粒径的有机气凝胶和炭气凝胶载钯性能不同吸附浓度下各材料吸附曲线不同吸附浓度下各材料吸附曲线不同粒径的有机气凝胶和炭气凝胶载钯性能不同粒径的有机气凝胶和炭气凝胶载钯性能不同吸附浓度下各材料吸附率曲线不同吸附浓度下各材料吸附率曲线不同粒径的有机气凝胶和炭气凝胶载钯性能不同

8、粒径的有机气凝胶和炭气凝胶载钯性能 由图可知，溶液吸附浓度和吸附量成线性由图可知，溶液吸附浓度和吸附量成线性关系，吸附浓度和吸附量成正比例。吸附浓关系，吸附浓度和吸附量成正比例。吸附浓度越大，材料吸附量越大。其中炭气凝胶的度越大，材料吸附量越大。其中炭气凝胶的吸附比较完全，吸附率比较大，几乎达到吸附比较完全，吸附率比较大，几乎达到95%以上；有机气凝胶载钯效果一般，只以上；有机气凝胶载钯效果一般，只有有50%左右。而气凝胶颗粒尺寸越小，吸左右。而气凝胶颗粒尺寸越小，吸附率越大，吸附效果越好。附率越大，吸附效果越好。载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的催化活性研究偶联反应的催化活性研

9、究序号序号反应温度反应温度()反应时间（反应时间（h）是否有联苯是否有联苯产物点产物点1256有有2356有有3456有有4556有有5656有有6756有有温度对溴苯与苯硼酸温度对溴苯与苯硼酸 Suzuki 反应的影响反应的影响25反应有产物，随着温度升高，反应仍然有产物出现。反应有产物，随着温度升高，反应仍然有产物出现。载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的催化活性研究偶联反应的催化活性研究序号序号吸附浓度吸附浓度( (mg/mL) )反应时间（反应时间（h）是否有联苯是否有联苯产物点产物点10.16无无20.36有有30.56有有41.06有有52.06有有有机气凝胶（有机气凝

10、胶（100目粉末）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对目粉末）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki 反应的催化活性反应的催化活性载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的催化活性研究偶联反应的催化活性研究炭气凝胶（炭气凝胶（100目粉末）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对目粉末）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki 反应的催化活性反应的催化活性序号序号吸附浓度吸附浓度( (mg/mL) )反应时间（反应时间（h）是否有联苯是否有联苯产物点产物点10.16有有20.36有有30.56有有41.06有有52.06有有载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的催化活性研究偶联反应的催化活性研究

11、炭气凝胶（炭气凝胶（10目颗粒）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对目颗粒）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki 反应的催化活性反应的催化活性序号序号吸附浓度吸附浓度( (mg/mL) )反应时间（反应时间（h）是否有联苯是否有联苯产物点产物点10.16有有20.36有有30.56有有41.06有有52.06有有载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的催化活性研究偶联反应的催化活性研究有机气凝胶（有机气凝胶（10目颗粒）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对目颗粒）在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki 反应的催化活性反应的催化活性序号序号吸附浓度吸附浓度( (mg/mL) )反应时间（反应时间（

12、h）是否有联苯是否有联苯产物点产物点10.16无无20.36无无30.56无无41.06无无52.06有有载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的催化活性研究偶联反应的催化活性研究 由表可知，低吸附浓度时载钯有机气凝由表可知，低吸附浓度时载钯有机气凝胶都没有产物生成，随着吸附浓度的提高，胶都没有产物生成，随着吸附浓度的提高，载钯有机气凝胶才有联苯产物生成。还有气载钯有机气凝胶才有联苯产物生成。还有气凝胶粒径越小，其催化凝胶粒径越小，其催化Suzuki偶联反应的偶联反应的活性越大。最后，载钯炭气凝胶比载钯有机活性越大。最后，载钯炭气凝胶比载钯有机气凝胶对气凝胶对Suzuki偶联反应的催化

13、活性要强偶联反应的催化活性要强很多，载钯炭气凝胶在低吸附浓度时都有产很多，载钯炭气凝胶在低吸附浓度时都有产物生成，而载钯有机气凝胶则没有催化活性。物生成，而载钯有机气凝胶则没有催化活性。表面活性剂（表面活性剂（CTAB）对）对Suzuki反应的影响反应的影响序号序号吸附浓度吸附浓度( (mg/mL) )反应时间反应时间（h）气凝胶气凝胶是否加入是否加入CTABCTABTLCTLC产物展开产物展开面积面积12.06有机气凝胶有机气凝胶否否小小22.06有机气凝胶有机气凝胶是是小小32.06炭气凝胶炭气凝胶否否中中42.06炭气凝胶炭气凝胶是是大大对载钯颗粒对载钯颗粒(10目目)气凝胶加入表面活性

14、剂后，产率大大提升，气凝胶加入表面活性剂后，产率大大提升，其中炭气凝胶催化效果提升比较明显，而有机气凝胶作用不明其中炭气凝胶催化效果提升比较明显，而有机气凝胶作用不明显。显。载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的循环利用探讨偶联反应的循环利用探讨序序号号吸附浓度吸附浓度( (mg/mL) )颗粒有机颗粒有机气凝胶反气凝胶反应液是否应液是否有产物点有产物点颗粒炭气凝颗粒炭气凝胶反应液是胶反应液是否有产物点否有产物点粉末有机气粉末有机气凝胶反应液凝胶反应液是否有产物是否有产物点点粉末炭气凝粉末炭气凝胶反应液是胶反应液是否有产物点否有产物点循环循环次数次数12.0有有有有有有有有122.0

15、无无有有有有有有232.0无无无无有有有有342.0无无无无有有有有452.0- -有有有有562.0- -无无有有672.0- -无无有有782.0- -无无无无8载钯气凝胶对载钯气凝胶对Suzuki 偶联反应的循环利用探讨偶联反应的循环利用探讨 载钯炭气凝胶粉末催化剂可以循环利用载钯炭气凝胶粉末催化剂可以循环利用7次而次而催化效率没有明显降低，相比之下，同样是载钯催化效率没有明显降低，相比之下，同样是载钯炭气凝胶，载钯炭气凝胶颗粒催化剂只可以循环炭气凝胶，载钯炭气凝胶颗粒催化剂只可以循环利用利用2次，重复次数大大减少。同样，载钯有机次，重复次数大大减少。同样，载钯有机气凝胶粉末催化剂可以循

16、环利用气凝胶粉末催化剂可以循环利用5次，而载钯有次，而载钯有机气凝胶颗粒催化剂仅可以循环利用机气凝胶颗粒催化剂仅可以循环利用1次。由此次。由此可见，粉末状载钯气凝胶催化剂的重复利用情况可见，粉末状载钯气凝胶催化剂的重复利用情况比较好，而颗粒状的较差；载钯炭气凝胶的重复比较好，而颗粒状的较差；载钯炭气凝胶的重复利用情况比较好，而有机气凝胶的较差。利用情况比较好，而有机气凝胶的较差。全文总结全文总结u 由实验可知，气凝胶的物理吸附效果随钯溶液的吸附浓度及由实验可知，气凝胶的物理吸附效果随钯溶液的吸附浓度及材料的不同，吸附量也随之变化，且遵循一定的规律。随着材料的不同，吸附量也随之变化，且遵循一定的

17、规律。随着钯溶液浓度的增大，吸附量变大；随着气凝胶粒径的减小，钯溶液浓度的增大，吸附量变大；随着气凝胶粒径的减小，吸附量增加；炭化气凝胶比有机气凝胶吸附效果好。吸附量增加；炭化气凝胶比有机气凝胶吸附效果好。u 用制得的载钯有机气凝胶及载钯炭气凝胶催化用制得的载钯有机气凝胶及载钯炭气凝胶催化Suzuki偶联偶联反应，反应的影响因素比较多。载钯气凝胶催化反应，反应的影响因素比较多。载钯气凝胶催化Suzuki偶偶联反应的最佳温度不能太高；氯化钯溶液吸附浓度越大越好联反应的最佳温度不能太高；氯化钯溶液吸附浓度越大越好；气凝胶粒径越小越好；炭气凝胶比有机气凝胶好；颗粒凝；气凝胶粒径越小越好；炭气凝胶比有

18、机气凝胶好；颗粒凝胶加入表面活性剂比较好。在载钯气凝胶对胶加入表面活性剂比较好。在载钯气凝胶对Suzuki 偶联反偶联反应的循环利用方面，载钯炭气凝胶粉末能循环利用达到应的循环利用方面，载钯炭气凝胶粉末能循环利用达到7次次还有催化效果，体现了载钯炭气凝胶催化还有催化效果，体现了载钯炭气凝胶催化Suzuki偶联反应偶联反应的高效、绿色、稳定、可重复利用的突出优势。的高效、绿色、稳定、可重复利用的突出优势。u大学本科的学习生活即将结束。在此，我大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师感谢我的导师刘宁刘宁老师，感谢各位