基于Heck反应的非Pd基壳/核磁性新型催化剂的制备及反应性能研究

批准号:
21173018
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
季生福
依托单位:
学科分类:
B0202.催化化学
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
贾志刚、田永亮、刘鸿飞、魏妮、赵鹏飞、郑园园、杨浩
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中文摘要
Heck反应是重要的碳-碳偶联反应,但传统的Pd基催化剂比较贵,并且反应后催化剂的分离和回收也存在问题。本项目提出一种新的非Pd基Heck反应催化剂的制备方法,即在超顺磁性Fe3O4颗粒表面包裹一层具有介孔结构的壳,制成介孔壳/Fe3O4核复合载体,然后将Ni、Cu、Co、Fe等活性组分组装在介孔中,制备出"非Pd活性组分/介孔壳/Fe3O4核"新型磁性催化剂。同时以卤代芳烃与丙烯酸(酯)反应合成含苯基不饱和烃作为模型Heck反应,深入研究Ni、Cu、Co、Fe活性组分的结构与Heck反应性能的关系,反应机理和催化作用本质,以及催化剂回收、重复使用和稳定性,从而形成非Pd基Heck反应催化剂的制备新技术和Heck反应新工艺。项目的实施对认识非Pd活性组分催化Heck反应的机理和本质有重要的科学意义,对实现Heck反应催化剂的廉价化和反应-分离-回收-重复使用一体化新工艺有重要的应用价值。
英文摘要
Heck反应是重要的C-C偶联反应,传统的Pd基催化剂比较贵,反应后催化剂分离和回收比较复杂。磁性催化剂作为一种集高催化活性和反应后催化剂可外磁场分离回收于一体的新型纳米催化剂,在液相催化反应领域具有很好的应用前景。本项目首先制备了超顺磁性Fe3O4纳米颗粒,然后采用超声波结合水热法在Fe3O4颗粒表面包裹了具有介孔结构的磁性“介孔壳@Fe3O4核”复合载体;最后将催化活性组分组装在介孔壳中,制备出多个系列新型“活性组分/介孔壳@Fe3O4核"磁性催化剂。采用XRD、TEM、N2吸-脱附、VSM等现代分析测试方法对催化剂的结构进行了全面系统的表征,评价了催化剂的Heck反应性能,深入研究了催化活性组分与Heck反应性能的关系,以及反应后催化剂的外磁场分离回收和重复使用性能,重要研究结果如下:(1)采用CTAB改性溶剂热法快速合成了具有优异超顺磁性的Fe3O4纳米颗粒,粒径为230~250nm;然后采用超声波结合水热法在磁性Fe3O4纳米颗粒表面包裹了具有介孔结构SiO2、γ-AlOOH、γ-Al2O3、C等壳层的磁性“介孔壳@Fe3O4核”复合载体,壳层的孔径为5~7nm。(2)采用超声波结合改进浸渍法在磁性“介孔壳@Fe3O4核”复合载体上成功组装了纳米Pd、Ni、Cu、Co、Fe等催化活性组分,制备出了多个系列新型“活性组分/介孔壳@Fe3O4核"磁性催化剂。组装的纳米催化活性组分的粒径为3~4nm,并且均匀分布于介孔壳层的孔中。制备的磁性催化剂的饱和磁化强度(Ms)均大于20emu/g,可满足反应后催化剂外磁场分离需要。制备的磁性催化剂表现出了很好的Heck反应性能和反应后催化剂外磁场回收和重复使用性能,含有Ni、Cu等非Pd催化活性组分的磁性催化剂在Heck反应有很高的选择性,16.7wt%Ni/SiO2@Fe3O4催化剂在Heck反应中的产物选择性可达92.2%;16.7wt%Cu/SiO2@Fe3O4催化剂的选择性可达93.1%,催化剂重复使用6次性能没有明显下降,与相同反应条件下Pd基催化剂的Heck反应性能接近。(3)研究成果已在国内外重要学术期刊上发表论文13篇,授权中国发明专利4件,毕业6名博士和硕士研究生,形成了基于Heck反应的新型磁性催化剂制备新技术和反应新工艺,研究工作取得的成果在磁性催化研究领域具有重要的科学意义和实际应用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Synthesis of mesoporous r -AlOOH@Fe3O4 magnetic nanomicrospheres
介孔r-AlOOH@Fe3O4磁性纳米微球的合成
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Particuology
影响因子:3.5
作者:季生福
通讯作者:季生福
DOI:10.1016/j.proeng.2015.01.291
发表时间:2015
期刊:Procedia Engineering
影响因子:--
作者:Da Shi;Hao Yang;Shengfu Ji;Sai Jiang;Li Xuefei;Zhang Danni
通讯作者:Da Shi;Hao Yang;Shengfu Ji;Sai Jiang;Li Xuefei;Zhang Danni
Porous TiO2-coated Magnetic Core-Shell Nanocomposites: Preparation and Enhanced Photocatalytic Activity
多孔 TiO2 涂覆的磁性核壳纳米复合材料:制备及其增强的光催化活性
DOI:10.1016/s1004-9541(13)60521-2
发表时间:2013-05
期刊:Chinese Journal of Chemical Engineering
影响因子:3.8
作者:Ji Shengfu;Zheng Yuanyuan;Li Ming;Yang Hao
通讯作者:Yang Hao
Magnetically recyclable Pd/gamma-AlOOH@Fe3O4 catalysts and their catalytic performance for the Heck coupling reaction
磁性可回收Pd/gamma-AlOOH@Fe3O4催化剂及其对Heck偶联反应的催化性能
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Science China Chemistry
影响因子:--
作者:Ji ShengFu;Liu XueFei;Zhang DanNi;Shi Da
通讯作者:Shi Da
Modified solvothermal synthesis of magnetic microspheres with multifunctional surfactant cetyltrimethyl ammonium bromide and directly coated mesoporous shell
多功能表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改良溶剂热合成直接包覆介孔壳的磁性微球
DOI:10.1016/j.powtec.2013.06.007
发表时间:2013-09-01
期刊:POWDER TECHNOLOGY
影响因子:5.2
作者:Liu, Hongfei;Ji, Shengfu;Yang, Hao
通讯作者:Yang, Hao
甲苯侧链甲醛烷基化制苯乙烯酸碱双功能磁核催化剂的构建及反应机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63万元
- 批准年份:2020
- 负责人:季生福
- 依托单位:
基于CO2与胺/H2的N-甲酰(基)化反应磁性MOFs催化剂构建及CUS催化作用机制
- 批准号:21872004
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:季生福
- 依托单位:
磁性双功能催化剂的构建及甲醇一步合成甲缩醛和甲酸甲酯反应机理研究
- 批准号:21573015
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:66.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:季生福
- 依托单位:
SBA-15介孔分子筛孔中碳化物的原位合成及其催化性能的研究
- 批准号:20473009
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:季生福
- 依托单位:
国内基金
海外基金
