负载型铂纳米催化剂的制备及其催化硅氢加成反应研究开题报告

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1、开题报告负载型铂纳米催化剂的制备及其催化硅氢加成反应研究一．选题的背景、意义　随着有机碳化学的发展，以及SiF4、SiCl4、SiH4的相继出现，极大地激发了人们对与碳处于同一主族的硅进行深入研究的兴趣，以期获得与碳化学相似的新型硅材料。于是，化学家们开始了探索纯硅化学以及硅-碳结合的化学。硅碳键的形成在有机硅化学研究中具有举足轻重的作用,这是因为以碳为主的有机基团与硅元素通过硅碳键的结合赋予了硅元素有机化合物的性质,使得这一广泛存在于无机化合物中的元素具备了广泛的工业应用前景[1]。现在，有机硅

2、化合物及由其制得的有机硅材料品种众多，性能优异，并已在工农业生产、新兴技术、国防军工、医疗卫生以及人们的日常生活中获得广泛的应用，有机硅产品业已成为化工新材料中发展最快的品种之一，是社会和人们发展生产和改善生活不可或缺的化工材料[2]。合成有机硅烷偶联剂的重要反应硅氢加成反应是有机硅化学中应用最广、研究最多的一个反应[3]。与其他方法相比，硅氢加成可以合成的产物品种最丰富，且具有反应温和，易于控制，副反应少，产物纯净等优点。通过此反应可以制备许多其它方法难以得到的含官能基团的有机硅单体或聚合物。1

3、965年A.J.Chalk等人通过研究铂和铱两种金属的不同配合物在硅氢加成反应中的催化作用发现,过渡金属配合物催化剂的活性来自其金属中心([M])[4]，并且过渡金属具有催化活性的三要素：一是含氢硅烷的活化即Si—H键的断裂，含氢硅烷首先将高价金属中心还原至低价，然后Si—H键对低价金属中心氧化加成，形成Si—[M]—H结构的过渡态；二是双键活化，双键在金属中心的配位作用下变弱，具有加成倾向；三是金属中心从高价被还原成低价后，要具有抗还原破坏性，否则会发生金属沉积，导致催化剂失活[5]。自1947

4、年Sommer等人[6]发现该反应以来，人们已进行了大量的研究工作，并取得了很多重要成果。六十多年来，碳-碳和碳-杂原子多重键的硅氢加成反应不仅在实验室得到广泛研究，还已经广泛应用于工业生产领域。铂催化剂在硅氢加成反应中应用最广[7]。深入探讨铂催化剂在硅氢加成反应中的催化机理以及各种铂催化剂的性能对于理解和应用硅氢加成反应具有十分重要的指导意义。1957年，Speier[8]发现氯铂酸水合物(H2PtCl6·6H2O)的异丙醇溶液可以催化硅氢加成反应，是一种非常有效的均相硅氢加成反应催化剂(后被

5、命名为Speier催化剂)。在此之前，硅氢加成反应通常采用过氧化物和贵金属作催化剂,使用这类催化剂时存在收率低、相容性差等问题，Speier催化剂的发现极大地提高了硅氢加成反应的收率和反应速度。但是，Speier催化剂仍然存在催化剂用量大，对目标产物的选择性较低，且对有些反应不具有催化活性等缺点。研究发现，加入一些助剂能够提高硅氢加成反应的速率和选择性。但是，这些对硅氢加成有利的助剂种类各异，以至于无法确定哪种结构或性质的助剂对反应起到了促进作用。甚至难以确定一种助剂确切对哪个特定的反应起作用，因

6、为反应还和硅氢试剂、不饱和试剂以及催化剂的结构和性质有关。1973年，Karstedt发现了零价铂络合物催化剂[9]，大大提高了铂催化剂在硅氢加成反应中的催化效率及应用范围。零价铂络合物催化剂通常称为Karstedt催化剂,是在醇中用铂卤化物和Si上连有乙烯基的硅氧烷或聚硅氧烷反应,然后用碳酸钠中和、苯洗涤后制得的铂配合物。Speier催化剂和Karstedt催化剂都是均相催化剂，但后者比前者的催化效率高，使用范围广且用量少，所以目前应用非常广泛。Karstedt催化剂的发现，是硅氢加成反应催化剂

7、研究领域的又一重大进步。目前广泛使用的均相铂催化体系难以从反应体系中分离回收，且腐蚀金属容器，对某些反应催化活性不高，诱导期不易控制，应用受到一定限制。综上所述，人们对铂配合物催化剂及其催化硅氢加成反应的研究取得了一定的理论和实际应用成果，我国在这方面的研究异常活跃，一些成果已经达到国际先进水平[10]。开发能克服上述均相催化剂缺点的负载型铂族金属配位催化剂，有着重要的工业价值，并已引起广泛的注意。二．相关研究的最新成果及动态目前国内外研究者对硅氢加成用铂催化剂的研究已取得了一些成果,下面对其作简

8、要的介绍。目前，在硅氢加成反应催化剂的研究中，铂催化剂是研究最全面、应用最广的一类催化剂。负载型催化剂以其易与产物分离、绿色化、可循环使用等特点，成为研究和开发的重要方向。负载型铂配合物催化剂种类繁多，报道的主要有：硒醚铂配合物、硫铂配合物、硒杂冠醚铂配合物、螯合型铂配合物、富勒烯及其衍生物铂配合物、烯丙基硅(氧)烷铂配合物等。这些非均相催化剂提高了催化剂的回收率及循环使用次数，但是，非均相催化剂大多仍存在催化效率不高、易失活、循环使用次数不多的缺点，所以，非均相催化剂有待于进一步