催化加氢是合成有机化学中最重要的化学方法之一,而碳材料负载贵金属催化剂在该类反应中应用广泛。在催化加氢反应体系中,当反应底物含有多个还原性官能团化合物时,由于贵金属催化剂的高活性,可能引起过度加氢,从而降低反应选择性,也给后续产物提纯带来诸多麻烦。许多科研工作表明,对碳载体进行掺杂改性可有效改善贵金属催化剂的加氢性能。其中硫化处理贵金属催化剂能很好的提高加氢反应的选择性,但反应过程中的硫化贵金属催化剂存在硫原子流失的现象,从而仍会影响加氢反应的选择性。因此,我们设想将硫原子引入到碳载体中,硫原子以共价键的形式与碳骨架结合,就能很好的抑制硫原子流失的问题,这样不仅能提高加氢反应的选择性还能提高催化剂在催化加氢过程中的稳定性。由此便引发了本文的研究内容:本文报道了一种新型硫掺杂介孔碳负载钯金属催化剂,即在惰性气体中高温炭化富硫有机聚合物,然后将所得的硫掺杂碳载体负载金属钯而得到硫掺杂碳负载钯催化剂。我们评价出它在邻氯代硝基苯加氢至邻氯代苯胺的反应中选择性高达99.9%以上,并且反应底物能在3个小时内转化完全。该硫掺杂介孔碳负载的钯催化剂在六个套用循环之后仍维持着较高的催化性能,表现出100%的转化率和99.9%以上的加氢选择性。我们将得到的硫掺杂介孔碳负载钯催化剂进行了XRD、TEM、XRF、EDX、XPS和TPD-MS的表征,结果表明,硫掺杂催化剂中的硫原子和金属钯之间存在相互作用力。硫原子因其电负性会夺取金属钯的外电子,而使其呈现高价态,相对于零价钯,高价钯的加氢活性会明显减弱。因此,硫原子与金属钯的相互作用就会降低钯解离吸附氢气的能力,抑制加氢副反应的发生,而硫、钯相互作用力适中的硫掺杂催化剂就会在加氢反应中表现出优异的选择性。另一方面,加氢性能最佳的硫掺杂催化剂在加氢反应中也表现出优异的稳定性,循环套用了6次,加氢性能仍维持在较高的水平,这就印证了我们的设想:硫原子以共价键的形式引入碳骨架,能更稳定的存在于催化剂中并持续的与催化剂中的贵金属相互作用。随后,我们尝试了一系列的氧化处理手段来加工得到的硫掺杂催化剂Pd/CS,以希望得到催化活性更好的加氢催化剂。经邻氯代硝基苯加氢反应评估,这些经过氧化处理的硫掺杂催化剂催化加氢底物完全转化所需的时间明显减少,而且仍能保持98%以上的加氢选择性。经过XRD、TEM、EDX、XRF和XPS表征分析,我们得出,氧化处理后的Pd/CS中含氧基团比例增加,其体相硫的化学形式也发生了改变,即氧化硫的比例增加。因此,我们推测引起催化剂加氢活性提高的原因是氧原子的引入。