物理吸附型載鈀炭氣凝膠對(duì)鈴木反應(yīng)的催化性能研究-畢業(yè)論文答辯

指導(dǎo)教師：劉*物理吸附型載鈀炭氣凝膠對(duì)鈴木反響的催化性能研究班級(jí)：09藥用高分子材料〔2〕班學(xué)生：學(xué)號(hào)：09*******炭氣凝膠問(wèn)世于上世紀(jì)八十年代末期，炭氣凝膠(carbonaerogel)，也稱碳?xì)饽z，是一種輕質(zhì)、多孔、非晶態(tài)、塊體納米炭材料，其連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可在納米尺度控制和剪裁。它是一種新型的氣凝膠，源于其獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，炭氣凝膠具有導(dǎo)電性好，比外表積大、密度變化范圍廣的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)氣凝膠(如硅氣凝膠)相比，炭氣凝膠具有許多優(yōu)異的性能和更加廣闊的應(yīng)用前景。炭氣凝膠載鈀炭氣凝膠鈴木反響鈴木反響，也稱作Suzuki偶聯(lián)反響、Suzuki-Miyaura反響〔鈴木－宮浦反響〕，是一個(gè)較新的有機(jī)偶聯(lián)反響，零價(jià)鈀配合物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯與氯、溴、碘代芳烴或烯烴發(fā)生交叉偶聯(lián)。Suzuki偶聯(lián)反響是合成聯(lián)芳烴化合物的最有效方法之一，近幾年來(lái)一直是催化化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的研究熱點(diǎn)。Suzuki偶聯(lián)反響有一些突出的優(yōu)點(diǎn)：反響條件不像其它偶聯(lián)反響那樣苛刻，并且反響對(duì)水不敏感，多數(shù)還要參加少量的水溶解無(wú)機(jī)堿。可允許多種活性官能團(tuán)存在。可以進(jìn)行通常的區(qū)域和立體選擇性的反響。副產(chǎn)物少，并且反響的無(wú)機(jī)副產(chǎn)物是無(wú)毒的易于除去，可以用于工業(yè)化生產(chǎn)。芳基硼酸在空氣中比較穩(wěn)定，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存，毒性較小。Suzuki反響的方程式本實(shí)驗(yàn)反響內(nèi)容主要是在參加催化劑的情況下，溴苯和苯硼酸在以碳酸鈉為堿，水和乙醇為溶劑的體系中反響，生成溴苯。然后檢測(cè)其生成產(chǎn)率，用來(lái)反映催化劑的催化效果。論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容第一局部：前言1.1 炭氣凝膠 1.2 鈴木反響 1.3 論文目的與設(shè)想 第二局部：實(shí)驗(yàn)局部第三局部：結(jié)果與討論3.1 有機(jī)氣凝膠以及炭氣凝膠的物理載鈀吸附研究3.2 載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性研究3.3 載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的循環(huán)利用探討第四局部：結(jié)論主要流程本文主要通過(guò)控制鈀溶液的吸附濃度對(duì)不同粒徑的有機(jī)氣凝膠以及炭氣凝膠進(jìn)行負(fù)載，再利用紫外分光光度計(jì)測(cè)定有機(jī)氣凝膠及其炭氣凝膠對(duì)鈀的吸附后溶液濃度，借此獲得其吸附量及曲線來(lái)說(shuō)明其吸附性能如何。并用制得的產(chǎn)品催化以溴苯和苯硼酸為底物的鈴木反響，最后用GC表征反響產(chǎn)率，證明載鈀氣凝膠有催化活性和催化效果。氯化鈀溶液紫外標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定用0.6〔mg/mL〕PdCl2溶液作紫外光譜掃描，有一最大吸收峰，所以氯化鈀溶液最大吸收波長(zhǎng)為λ=424nm。氯化鈀溶液紫外標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定不同粒徑的有機(jī)氣凝膠和炭氣凝膠載鈀性能不同吸附濃度下各材料吸附曲線不同粒徑的有機(jī)氣凝膠和炭氣凝膠載鈀性能不同吸附濃度下各材料吸附率曲線不同粒徑的有機(jī)氣凝膠和炭氣凝膠載鈀性能由圖可知，溶液吸附濃度和吸附量成線性關(guān)系，吸附濃度和吸附量成正比例。吸附濃度越大，材料吸附量越大。其中炭氣凝膠的吸附比較完全，吸附率比較大，幾乎到達(dá)95%以上；有機(jī)氣凝膠載鈀效果一般，只有50%左右。而氣凝膠顆粒尺寸越小，吸附率越大，吸附效果越好。載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性研究序號(hào)反應(yīng)溫度(℃)反應(yīng)時(shí)間（h）是否有聯(lián)苯產(chǎn)物點(diǎn)1256有2356有3456有4556有5656有6756有溫度對(duì)溴苯與苯硼酸Suzuki反響的影響25℃反響有產(chǎn)物，隨著溫度升高，反響仍然有產(chǎn)物出現(xiàn)。載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性研究序號(hào)吸附濃度(mg/mL)反應(yīng)時(shí)間（h）是否有聯(lián)苯產(chǎn)物點(diǎn)10.16無(wú)20.36有30.56有41.06有52.06有有機(jī)氣凝膠〔100目粉末〕在不同氯化鈀溶液吸附濃度下對(duì)Suzuki反響的催化活性載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性研究炭氣凝膠〔100目粉末〕在不同氯化鈀溶液吸附濃度下對(duì)Suzuki反響的催化活性序號(hào)吸附濃度(mg/mL)反應(yīng)時(shí)間（h）是否有聯(lián)苯產(chǎn)物點(diǎn)10.16有20.36有30.56有41.06有52.06有載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性研究炭氣凝膠〔10目顆?！吃诓煌然Z溶液吸附濃度下對(duì)Suzuki反響的催化活性序號(hào)吸附濃度(mg/mL)反應(yīng)時(shí)間（h）是否有聯(lián)苯產(chǎn)物點(diǎn)10.16有20.36有30.56有41.06有52.06有載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性研究有機(jī)氣凝膠〔10目顆?！吃诓煌然Z溶液吸附濃度下對(duì)Suzuki反響的催化活性序號(hào)吸附濃度(mg/mL)反應(yīng)時(shí)間（h）是否有聯(lián)苯產(chǎn)物點(diǎn)10.16無(wú)20.36無(wú)30.56無(wú)41.06無(wú)52.06有載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性研究由表可知，低吸附濃度時(shí)載鈀有機(jī)氣凝膠都沒(méi)有產(chǎn)物生成，隨著吸附濃度的提高，載鈀有機(jī)氣凝膠才有聯(lián)苯產(chǎn)物生成。還有氣凝膠粒徑越小，其催化Suzuki偶聯(lián)反響的活性越大。最后，載鈀炭氣凝膠比載鈀有機(jī)氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的催化活性要強(qiáng)很多，載鈀炭氣凝膠在低吸附濃度時(shí)都有產(chǎn)物生成，而載鈀有機(jī)氣凝膠那么沒(méi)有催化活性。外表活性劑〔CTAB〕對(duì)Suzuki反響的影響序號(hào)吸附濃度(mg/mL)反應(yīng)時(shí)間（h）氣凝膠是否加入CTABTLC產(chǎn)物展開(kāi)面積12.06有機(jī)氣凝膠否小22.06有機(jī)氣凝膠是小32.06炭氣凝膠否中42.06炭氣凝膠是大對(duì)載鈀顆粒(10目)氣凝膠參加外表活性劑后，產(chǎn)率大大提升，其中炭氣凝膠催化效果提升比較明顯，而有機(jī)氣凝膠作用不明顯。載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的循環(huán)利用探討序號(hào)吸附濃度(mg/mL)顆粒有機(jī)氣凝膠反應(yīng)液是否有產(chǎn)物點(diǎn)顆粒炭氣凝膠反應(yīng)液是否有產(chǎn)物點(diǎn)粉末有機(jī)氣凝膠反應(yīng)液是否有產(chǎn)物點(diǎn)粉末炭氣凝膠反應(yīng)液是否有產(chǎn)物點(diǎn)循環(huán)次數(shù)12.0有有有有122.0無(wú)有有有232.0無(wú)無(wú)有有342.0無(wú)無(wú)有有452.0--有有562.0--無(wú)有672.0--無(wú)有782.0--無(wú)無(wú)8載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的循環(huán)利用探討載鈀炭氣凝膠粉末催化劑可以循環(huán)利用7次而催化效率沒(méi)有明顯降低，相比之下，同樣是載鈀炭氣凝膠，載鈀炭氣凝膠顆粒催化劑只可以循環(huán)利用2次，重復(fù)次數(shù)大大減少。同樣，載鈀有機(jī)氣凝膠粉末催化劑可以循環(huán)利用5次，而載鈀有機(jī)氣凝膠顆粒催化劑僅可以循環(huán)利用1次。由此可見(jiàn)，粉末狀載鈀氣凝膠催化劑的重復(fù)利用情況比較好，而顆粒狀的較差；載鈀炭氣凝膠的重復(fù)利用情況比較好，而有機(jī)氣凝膠的較差。全文總結(jié)由實(shí)驗(yàn)可知，氣凝膠的物理吸附效果隨鈀溶液的吸附濃度及材料的不同，吸附量也隨之變化，且遵循一定的規(guī)律。隨著鈀溶液濃度的增大，吸附量變大；隨著氣凝膠粒徑的減小，吸附量增加；炭化氣凝膠比有機(jī)氣凝膠吸附效果好。用制得的載鈀有機(jī)氣凝膠及載鈀炭氣凝膠催化Suzuki偶聯(lián)反響，反響的影響因素比較多。載鈀氣凝膠催化Suzuki偶聯(lián)反響的最正確溫度不能太高；氯化鈀溶液吸附濃度越大越好；氣凝膠粒徑越小越好；炭氣凝膠比有機(jī)氣凝膠好；顆粒凝膠參加外表活性劑比較好。在載鈀氣凝膠對(duì)Suzuki偶聯(lián)反響的循環(huán)利用方面，載鈀炭氣凝膠粉末能循環(huán)利用到達(dá)7次還有催化效果，表達(dá)了載鈀炭氣凝膠催化Suzuki偶聯(lián)反響的高效、綠色、穩(wěn)定、可重復(fù)利用的突出優(yōu)勢(shì)。大學(xué)本科的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束。在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過(guò)我的老師和關(guān)心過(guò)我的同學(xué)，他們?cè)谖页砷L(zhǎng)過(guò)程中給予了我很大的幫助。本