一步法制备钯纳米粒子修饰的多孔金电极及其对溶解氧的电催化

建立了只需一步操作即可完成在抛光洗净的金微盘阵列电极上进行多孔化处理和钯纳米粒子修饰的方法。通过对金微盘电极连续施加3个电位,分别实现金的氧化、金的还原和电沉积钯纳米粒子。利用扫描电镜和电化学方法监控制备过程,得到的结果证实了本方法的可行性和有效性。考察了溶液pH值与氧化时间对结果的影响,在磷酸盐缓冲溶液(pH7)中氧化90s,得到的修饰电极的电化学活性面积是裸电极的42倍。同时,由于整个过程不需要更换溶液,且只需开启一次仪器,大大简化了实验操作。将制备的修饰电极用于溶解氧的电催化,对溶解氧的灵敏度达到0.1mA·L/(cm2·mg),优于文献报道结果。     

负载钯催化剂的制备及其在精细化学品合成中的应用

较详细地介绍了用于精细化学品合成的负载钯催化剂的制备并列举了若干应用实例.     

PdCl2-Mn(Oac)2催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯

碳酸二苯酯（DPC）是重要的有机碳酸酯，它可用于合成许多有机化合物，医药，农药，高分子材料等^[1]，最近日本Ashia公司与意大利Enichem公司联合开发了双酚A与DPC经熔融聚合法制备聚碳酸酯的非光气法新工艺^[2]，使得聚碳酸酯生产工艺朝“绿色化清洁生产”方向取得突破性进展，也使得DPC的合成成为研究的热点，合成DPC的方法有光气法，酯交换法及氧化羰基化法，其中，氧化羰基化法更是引人注目^[1,3]，它是用苯酚与CO，O2反应一步合成DPC的方法，具有工艺简单，原料易得等优点，且避免了使用剧毒的光气，是一条“绿色”的合成路线，但是该法又由于苯酚的不活泼性而遇到巨大挑战^[1]，因此，我们在氧化羰基化法合成碳酸二甲酯的基础上^[4]，进行了氧化羰基化合成DPC的探索性研究，以PdCl2为主催化剂，加入各种氧化还原助催化剂，Bu3NBr和脱水剂（分子筛），催化氧化羰基化苯酚合成了DPC，其中Pd-Mn催化体系的活性最高，在最佳的反应条件下，DPC的产率为7．23％，并且DPC的产率随反应体系总压的增大而增大，当压力为3．5MPa时，DPC产率为10．20％。     

新苯并噻唑偶氮羧酸型试剂与钴铁镍铜钯显色反应的研究

在苯并噻唑偶氮羧酸型试剂分子的苯环中,与羧基相对或相间的位置引入不同的基团,在苯并噻唑环的6位或5位引入甲基,从而合成了六个新苯并噻唑偶氮羧酸型显色剂,详细研究了这六个新试剂与Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)的显色反应。结果表明,引入的不同助色基团明显地影响试剂的灵敏度和选择性。一些新试剂-金属络合物的摩尔吸光系数在1×10~5以上,其中5-Me-BTAEB的灵敏度高于其它试剂。并研究了试剂结构与性能之间的关系。     

三维多孔核壳结构PdNi@Au催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化

以K₂PdCl₄/K₂Ni(CN)₄为前驱体制备了具有凝胶特性的氰胶(Cyanogels), 利用硼氢化钠还原氰胶得到三维多孔珊瑚状PdNi合金前驱体, 在此基础上通过原位Galvanic置换反应, 制备得到内核为PdNi合金、 表面具有不同厚度Au层的三维多孔PdNi@Au催化剂. X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)观测结果显示, 该三维网状结构由粒径约7 nm的纳米颗粒相互连接形成; 能量分散光谱(EDX)线性扫描和元素分布(Mapping)分析显示该催化剂具有典型的核壳结构. 电化学测试结果表明, 表面Au层的厚度影响PdNi@Au催化剂的性能, 当Au的含量(摩尔分数)为5.6%时, 催化剂显示出对甲酸最佳的电催化活性, 对甲酸电催化氧化的峰电流密度达到商业化铂黑催化剂的7.2倍.     

Pd/PdO纳米复合微球的合成及催化性能

采用甲基丙烯酸锌加速还原氯化钯(PdCl₂) 溶液中的钯离子(Pd ²⁺)为钯(Pd) 纳米微球, 进而用得到的钯纳米微球直接制备钯/氧化钯(Pd/PdO) 纳米复合微球. 通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 粉末X射线衍射分析(XRD)及X射线光电子能谱分析(XPS) 等方法对 Pd/PdO 纳米复合微球进行表征, 结果表明, 制备的纳米复合微球为表面粗糙、 大小均一的纳米微球. 采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 等方法考察了 Pd/PdO 纳米复合微球在对硝基苯酚(4-NTP) 还原反应中的催化性能, 发现其具有良好的催化活性和循环稳定性.     

超支化聚合物氮修饰Pd催化剂促进甲酸电催化氧化

通过原位聚合法制备了以超支化聚合物的氮修饰的PdN_x/C催化剂, 并考察了其催化甲酸电氧化反应的性能. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等技术研究了氮的引入对催化活性组分Pd的形貌及表面电子形态的影响. 结果表明, 修饰氮后Pd纳米粒子粒径可稳定在2 nm, 并且保持了较高的分散度, 改善了表面Pd电子状态. 与Pd/C催化剂相比, 氮修饰的PdN₂₀/C用于甲酸电氧化的Pd单位质量比活性提高了10.9%.     

SiO2负载Au-Pd双金属纳米颗粒催化甲醇选择性氧化合成甲酸甲酯

甲醇选择氧化制备甲酸甲酯（MF）是延伸甲醇产业链、开发高附加值下游产品的有效途径之一,负载型Au及Pd催化剂在这一反应中表现出优异的低温催化性能。为探索实用、高效和易再生的甲醇选择氧化催化剂,同时揭示双金属颗粒中Au和Pd的协同效应及甲醇氧化反应机理,本研究制备了一系列二氧化硅负载的Au-Pd催化剂（Au-Pd/SiO₂）,详细研究了其对甲醇选择氧化制甲酸甲酯的催化性能。结果表明,Au和Pd总负载量为0.6%、且Au/Pd质量比为2时,所制备的Au₂-Pd₁/SiO₂催化剂表现出优异的甲醇氧化催化性能;在130℃下,甲醇转化率达到57.0%,MF选择性为72.7%。多种表征结果显示,Au-Pd双金属纳米颗粒粒径为2-4 nm,高度分散于SiO₂载体表面,倾向于生成孪晶结构并暴露（111）晶面,这些因素是Au-Pd/SiO₂具有优异催化性能的主要原因。通过DRIFTS表征研究,提出了一个可能的MF生成机理：即甲醇首先与处于Au-Pd纳米粒子界面的表面氧作用,生成化学吸附的甲氧基;随后,甲氧基经去质子作用生成吸附的甲醛物种,后者与相邻的甲氧基物种亲核反应,并经β-H消除后得到目标产物MF。     

Pd催化的配体导向C—H键乙酰化反应的理论研究

Pd催化的配体导向C-H键官能化反应已经成为有机化学中一种重要的合成手段. 我们用B3PW91密度泛函方法研究了Pd催化的配体导向C-H键乙酰化反应中催化剂和底物配合步骤以及C-H键活化步骤中的热力学性质. 研究发现, 具有不同导向基团的反应物之间竞争反应的选择性取决于导向基团与Pd(OAc)₂的配合步骤, 配合反应稳定常数大的较容易生成乙酰化的产物. 另一方面, 反应的选择性与C-H键的活化步骤无关, 并且与导向基团的配位原子的气相碱性、原子上的电荷密度以及最高占据轨道能量都没有相关性.