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

指导教师：刘*物理吸附型载钯炭气凝胶对铃木反响的催化性能研究班级：09药用高分子材料〔2〕班学生：学号：09*******炭气凝胶问世于上世纪八十年代末期，炭气凝胶(carbonaerogel)，也称碳气凝胶，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，炭气凝胶具有导电性好，比外表积大、密度变化范围广的特点。与传统的无机气凝胶(如硅气凝胶)相比，炭气凝胶具有许多优异的性能和更加广阔的应用前景。炭气凝胶载钯炭气凝胶铃木反响铃木反响，也称作Suzuki偶联反响、Suzuki-Miyaura反响〔铃木－宫浦反响〕，是一个较新的有机偶联反响，零价钯配合物催化下，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。Suzuki偶联反响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。Suzuki偶联反响有一些突出的优点：反响条件不像其它偶联反响那样苛刻，并且反响对水不敏感，多数还要参加少量的水溶解无机碱。可允许多种活性官能团存在。可以进行通常的区域和立体选择性的反响。副产物少，并且反响的无机副产物是无毒的易于除去，可以用于工业化生产。芳基硼酸在空气中比较稳定，可长期储存，毒性较小。Suzuki反响的方程式本实验反响内容主要是在参加催化剂的情况下，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响，生成溴苯。然后检测其生成产率，用来反映催化剂的催化效果。论文的结构和主要内容第一局部：前言1.1 炭气凝胶 1.2 铃木反响 1.3 论文目的与设想 第二局部：实验局部第三局部：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3.2 载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的催化活性研究3.3 载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的循环利用探讨第四局部：结论主要流程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，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苯硼酸为底物的铃木反响，最后用GC表征反响产率，证明载钯气凝胶有催化活性和催化效果。氯化钯溶液紫外标准曲线的测定用0.6〔mg/mL〕PdCl2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收波长为λ=424nm。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，几乎到达95%以上；有机气凝胶载钯效果一般，只有50%左右。而气凝胶颗粒尺寸越小，吸附率越大，吸附效果越好。载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的催化活性研究序号反应温度(℃)反应时间（h）是否有联苯产物点1256有2356有3456有4556有5656有6756有温度对溴苯与苯硼酸Suzuki反响的影响25℃反响有产物，随着温度升高，反响仍然有产物出现。载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的催化活性研究序号吸附浓度(mg/mL)反应时间（h）是否有联苯产物点10.16无20.36有30.56有41.06有52.06有有机气凝胶〔100目粉末〕在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki反响的催化活性载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的催化活性研究炭气凝胶〔100目粉末〕在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki反响的催化活性序号吸附浓度(mg/mL)反应时间（h）是否有联苯产物点10.16有20.36有30.56有41.06有52.06有载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的催化活性研究炭气凝胶〔10目颗粒〕在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki反响的催化活性序号吸附浓度(mg/mL)反应时间（h）是否有联苯产物点10.16有20.36有30.56有41.06有52.06有载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的催化活性研究有机气凝胶〔10目颗粒〕在不同氯化钯溶液吸附浓度下对Suzuki反响的催化活性序号吸附浓度(mg/mL)反应时间（h）是否有联苯产物点10.16无20.36无30.56无41.06无52.06有载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的催化活性研究由表可知，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，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Suzuki偶联反响的活性越大。最后，载钯炭气凝胶比载钯有机气凝胶对Suzuki偶联反响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物生成，而载钯有机气凝胶那么没有催化活性。外表活性剂〔CTAB〕对Suzuki反响的影响序号吸附浓度(mg/mL)反应时间（h）气凝胶是否加入CTABTLC产物展开面积12.06有机气凝胶否小22.06有机气凝胶是小32.06炭气凝胶否中42.06炭气凝胶是大对载钯颗粒(10目)气凝胶参加外表活性剂后，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显。载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的循环利用探讨序号吸附浓度(mg/mL)颗粒有机气凝胶反应液是否有产物点颗粒炭气凝胶反应液是否有产物点粉末有机气凝胶反应液是否有产物点粉末炭气凝胶反应液是否有产物点循环次数12.0有有有有122.0无有有有232.0无无有有342.0无无有有452.0--有有562.0--无有672.0--无有782.0--无无8载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的循环利用探讨载钯炭气凝胶粉末催化剂可以循环利用7次而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利用2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环利用5次，而载钯有机气凝胶颗粒催化剂仅可以循环利用1次。由此可见，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利用情况比较好，而有机气凝胶的较差。全文总结由实验可知，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。用制得的载钯有机气凝胶及载钯炭气凝胶催化Suzuki偶联反响，反响的影响因素比较多。载钯气凝胶催化Suzuki偶联反响的最正确温度不能太高；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；颗粒凝胶参加外表活性剂比较好。在载钯气凝胶对Suzuki偶联反响的循环利用方面，载钯炭气凝胶粉末能循环利用到达7次还有催化效果，表达了载钯炭气凝胶催化Suzuki偶联反响的高效、绿色、稳定、可重复利用的突出优势。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我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本