负载型、含氮杂环金催化剂的设计合成与催化应用

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作为贵金属催化剂重要成员之一的金催化剂由于其特殊的催化特性越来越引起广大学者的关注,其中有着优异催化性能的均相金催化剂在近年来的快速发展有目共睹。然而,均相金催化剂存在着稳定性不好且难以回收的弊端,不仅阻碍了金催化剂的进一步发展还对环境造成了一定的污染。本课题考虑到在提高催化剂的稳定性以及在节约成本降低环境污染的同时还不影响其催化活性的基础上,设计制备了以含氮杂环配体为骨架的金络合物以及一系列负载型金催化剂并对其催化性能进行研究。主要研究内容与结果如下:(1)首次合成了基于噻吩-三唑-吡啶结构的十八元环双核金(III)络合物,并通过X射线单晶衍射确定了其结构。随后通过热重实验分析了该络合物具有较强的热稳定性,证明了含氮杂环配体有稳定金催化剂的作用。最后通过实验发现这种带有不对称噻吩-三唑-吡啶配体的新型金催化剂(PTT-Au)具有很高的催化活性,可以以很高的收率催化水解反应得到烯酮化合物。(2)开发了一种以噻吩基苯并三唑金为前驱体,且没有额外还原剂的参与下,在氮掺杂石墨烯上原位制备高活性金纳米粒子的有效方法。接着通过XRD,EDS,XPS,SEM以及TEM等表征手段对新开发的负载型纳米金催化剂进行了表征分析。实验发现该催化剂(TTA-Au-NG)可以在水中有效地催化酮与醇,醇与醇,醇与胺以及胺与胺的借氢反应,同时进行了机理探究以更好地理解这些反应的催化机制。最后通过回收重复实验验证了该催化剂具有可回收性和循环性。(3)设计合成了以聚对氰基苯乙烯(PCS)聚合物为载体,戊唑金为前驱体,在乙醇回流下一锅法原位制备的负载型纳米金催化剂(PA-Au-PCS)。通过XRD,EDS,XPS,SEM,TEM等表征手段对新开发的负载型纳米金催化剂进行了表征分析。此外,该催化剂成功地实现了在高产率下合成噌啉类衍生物以及苯乙酮类衍生物的目的,同时对前者进行了机理探究。最后我们对该催化剂进行了回收重复实验,发现该催化剂同样也具有可回收性和循环性。(4)设计合成了以戊唑金为前驱体,乙醇为溶剂,TiO2为载体的一锅法原位制备的负载型纳米金催化剂PA-Au-TiO2。随后对该催化剂进行了SEM,EDS以及XPS等表征测试,最后将该催化剂应用到了芳香酮和芳香醚的合成反应中,结果发现该催化剂对这两类反应都有很好的催化活性,通过回收重复实验发现该催化剂也具有一定的可回收性。
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