氮摻雜介孔碳材料的制備表征及催化的有機合成反應(yīng)研究.pdf

1、有序氮摻雜介孔碳材料是指一類含有氮原子組分的新型介孔碳材料，廣泛用于儲氫材料、電極材料以及多相加氫催化劑載體等。但是將其用于催化有機合成反應(yīng)的報道比較少。本文從有序氮摻雜介孔碳材料的制備出發(fā)，以新穎的方法制備出含氮量可觀、比表面性能良好、孔徑分布規(guī)則的有序氮摻雜介孔碳材料。然后以該碳材料作為載體，負載納米銅顆粒作為催化劑在較為溫和的條件下實現(xiàn)了端炔的自身和交叉偶聯(lián)反應(yīng)以及由此衍生的噻吩、呋喃一鍋法分步合成反應(yīng)。
　　首先，在碳材料

2、的制備過程中，本文以2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪與4,4’-二氨基二苯甲烷的聚合物作為前驅(qū)體，在模板劑SBA-15的存在下，通過700oC的熱處理碳化，制得有序的氮摻雜介孔碳材料OMCN，并以此為載體，通過液相負載法制備了負載銅納米顆粒的有序氮摻雜介孔碳材料Cu NPs-OMCN。
　　其次，對所制備的碳材料進行了BET，EA，HRTEM，XRD和XPS等表征，結(jié)果表明所制備的前驅(qū)體與模板SBA-15之間有較好的融合性，所制

3、備的碳氮材料為有序介孔結(jié)構(gòu)，孔徑為4.3nm，比表面為741m2/g，氮含量為9.28％。氮原子主要以C-N和N=C的形態(tài)存在。電化學性能測試結(jié)果表明，本文制備的有序氮摻雜介孔碳材料具有一定的電化學氧還原活性，且負載銅納米顆粒的有序氮摻雜介孔碳材料Cu NPs-OMCN對氧還原反應(yīng)的催化性能優(yōu)于單純氮摻雜的OMCN材料。
　　最后，本文研究了以負載銅納米顆粒的氮摻雜介孔碳材料作為催化劑的有機合成反應(yīng)。在端炔的偶聯(lián)反應(yīng)中，以負載銅納

4、米顆粒的氮摻雜介孔碳材料作為催化劑，碳酸銫為堿，二甲亞砜為溶劑，高效的實現(xiàn)了端炔的自身及交叉偶聯(lián)反應(yīng)。在反應(yīng)中觀察到，有序氮摻雜介孔碳材料類似起到了氮配體的效果，是催化劑不可或缺的組成部分，且該催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)有效循環(huán)，初步實現(xiàn)了固定化配體/功能化載體的設(shè)想。
　　基于上述端炔的偶聯(lián)反應(yīng)，發(fā)展了噻吩、呋喃的一鍋法合成反應(yīng)。以Na2S·9H2O和H2O分別為硫源、氧源，以Cu NPs-OMCN作為催化劑，碳酸銫為堿，二甲亞砜為溶劑，發(fā)