一种结合均相和非均相催化剂优势的聚乙炔纳米颗粒负载的钯(Ⅱ)催化剂（英文）  

A nanoparticulate polyacetylene-supported Pd(Ⅱ) catalyst combining the advantages of homogeneous and heterogeneous catalysts

作　　者：李欢[1,2] 陈光需[1] Paul N.Duchesne 张鹏[3] 代燕[1] 杨华艳[1] 吴炳辉[1] 刘圣洁[1] 许潮发[1] 郑南峰[1] 

机构地区：[1]厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,福建厦门361005 [2]山西大学晶态材料研究所,山西太原030006 [3]达尔豪斯大学化学系,加拿大哈利法克斯B3H 4R2

出　　处：《催化学报》2015年第9期1560-1572,共13页

基　　金：supported by Ministry of Science and Technology of China(2011CB932403,2015CB932303);the National Natural Science Foundation of China(221420102001,21131005,21390390,21333008)~~

摘　　要：负载型的金属催化剂虽然分离方便,但在反应活性、选择性以及催化剂的结构表征方面均明显不如相应的均相催化剂.将均相催化剂通过不同的化学键固载于高比表面积载体是实现均相催化剂多相化的重要途径,这样可使催化剂兼具均相和多相催化剂的优势.然而要将均相催化剂锚定于特定载体上,通常涉及较为复杂的合成反应,对载体也有严格的要求.因而该法仅仅适用于实验室研究,难以实现规模生产.因此,提供一种简便有效地制备兼具均相和多相催化剂优势的催化剂合成方法非常必要.本文报道一种简便的制备聚乙炔纳米颗粒负载Pd(Ⅱ)催化剂(NP-Pd(Ⅱ))的方法,所制催化剂在水相中的Suzuki-Miyaura偶联反应中表现出极高的活性,同时具有便于分离、容易放大制备的特点.在室温下,将乙炔气通入PdC l2-4的水溶液中迅速变得浑浊,静置后容器底部有棕色沉淀,同时溶液变为无色透明.固体产物使用水、乙醇等溶剂进行洗涤;干燥之后收集既得聚乙炔纳米颗粒负载的Pd(Ⅱ)催化剂NP-Pd(Ⅱ).使用透射电子显微镜、红外(IR)及拉曼吸收光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及X射线吸收光谱(EXAFS)等手段对NP-Pd(Ⅱ)进行了详细表征.结果显示,在NP-Pd(Ⅱ)中Pd并非以Pd纳米颗粒形式存在;XRD中没有未Pd纳米晶的特征衍射峰.IR等表征证明乙炔在Pd的催化作用下发生聚合作用,生成了聚乙炔.EXAFS结果表明,Pd分别和氯原子以及C=C双键进行配位;同时,没有观察到Pd–Pd键的生成,进一步证明了Pd未被还原为Pd纳米颗粒.XPS也印证了Pd(Ⅱ)的价态.形貌上,NP-Pd(Ⅱ)为直径2–3nm的颗粒,其中的Pd原子均匀分散于聚乙炔纳米颗粒上,使其在反应过程中能够充分地与底物接触,从而在Suzuki-Miyaura偶联反应中表现出极高的活性.更重要的是,由于"憎水效应",NP-Pd(Ⅱ)在溶液中以微米级的聚集体形式存在,因而�A novel nanoparticulate polyacetylene-supported Pd（Ⅱ） catalyst（NP-Pd（Ⅱ）） for use in the aqueous Suzuki-Miyaura cross coupling reaction was successfully synthesized by simply treating an aqueous solution of PdC l42- with acetylene under ambient conditions. Electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy were employed to characterize the NP-Pd（Ⅱ） structure in detail. These analyses demonstrated that the Pd atoms in the NP-Pd（Ⅱ） were present as Pd（Ⅱ） and were coordinated with both the Cl atoms and the C=C bonds of the polyacetylene. Both the homogeneous distribution of the Pd（Ⅱ） along the polyacetylene backbone and the aggregation of the NP-Pd（Ⅱ） in solution work in conjunction to make this material an ideal catalyst, combining the advantages of both homogeneous and heterogeneous catalysts.

关 键 词：SUZUKI偶联 乙炔 钯配合物 水性反应 

分 类 号：O643.36[理学—物理化学]