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贵金属催化剂因其优异的催化性能被广泛关注。然而，贵金属资源有限、成本较高，很大程度上限制了贵金属催化剂的应用。如何提高贵金属催化剂的利用率、降低催化剂成本成为贵金属催化剂国内外研究焦点。其中，更大限度地提高贵金属活性中心的分散状况，以有限量的贵金属形成尽可能多的活性中心成为最为有效的解决方法之一。
本文以贵金属钯催化剂作为研究对象，从载体的选择和活性组分的有机物修饰两个角度研究新型钯催化剂的制备和应用。通过X-射线衍射分析(XRD)、高倍透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光光谱分析(UV-Vis)、X-射线光电子能谱分析(XPS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、红外光谱(IR)、拉曼光谱(LRS)、元素分析(EA)等表征方法对制备的催化剂进行分析，并用乙基蒽醌加氢反应评价所制催化剂的性能。
首先，选择了一种有着特殊结构和织构性质的纳米纤维状氧化铝TH作为钯催化剂的载体。将其前体——拟薄水铝进行不同温度的热处理，通过XRD、TEM、SEM等表征方法研究了纳米氧化铝纤维的成型过程。同时，将纳米氧化铝纤维与工业用氧化铝载体BA进行了形貌、孔径分布、比表面积、载体表面酸碱性等方面的比较。用相同的焙烧制备方法分别负载相同含量的钯制备PdO/TH与PdO/BA催化剂。由表征结果可知，PdO/TH催化剂的活性组分呈圆球状附着于纳米纤维上，粒径均匀，分散性好。由于纳米氧化铝纤维载体一方面具有高的比表面可以用来较大程度的分散活性组分钯，另一方面又具有较大的孔道结构，很好地避免了反应产物在孔道内停留时间过长而发生过多降解。因此，选择纳米氧化铝纤维为载体负载活性组分钯制备的催化剂PdO/TH在2-乙基蒽醌加氢反应中显示出高的加氢活性，比工业氧化铝载体负载的钯催化剂PdO/BA氢化效率高出15％。
在上述基础上，对纳米氧化铝纤维负载的活性组分钯进行KBH4的预还原处理。通过HRTEM、EDS、XRD等分析方法得到的结果可知，经此种化学还原处理后的催化剂的活性组分以微晶钯的形式负载在氧化铝纤维载体上，而并不形成所谓的“Pd-B”非晶态合金。因其活性组分具有更高的分散性、更小的粒子直径，更多的加氢活性位得以形成，该催化剂在2-乙基蒽醌加氢反应中显示出很高的催化活性。
在确定了纳米氧化铝纤维作为新型贵金属催化剂载体的基础上，对活性组分进行两种络合机制不同的有机物修饰，以期达到活性组分较高分散的目的。
根据大多数配体中N原子对中心原子/离子的供电子效应，选择了一种有着特殊结构且价廉易得的物质——六次甲基四胺(HMT)作为配体，与钯盐形成络合物Pd-HMT。通过对不同原料的考察以及UV-Vis表征方法的分析，确定了Pd-HMT的制备方法。根据XRD、IR、XPS等表征方法得出的分析结果，确定了1分子HMT取代原[PdCl4]2-络合物中一个Cl-离子而生成[PdCl3HMT]的结构模型，并对加热过程中Pd-HMT所显示出的白还原性进行了探讨。
将Pd-HMT络合物负载于纳米氧化铝纤维上制备Pd-HMT/TH催化剂。由于HMT配体的特殊结构，使得活性组分钯更加细致均匀地负载在载体上，因此在HRTEM表征中，无法直接观测到活性组分，只有通过EDS确认活性组分钯的存在。对Pd-HMT/TH催化剂进行KBH4及自还原预处理，制备Pd-HMT(B)/TH和Pd-HMT-1/TH催化剂，并通过高倍透射电镜考察了预还原后催化剂的形貌。由于HMT作为配体时对活性组分钯较高的分散性以及经还原预处理后形成的金属团簇的特殊加氢性能，此三种催化剂在2-乙基蒽醌加氢反应中，均显示出高于PdO/TH催化剂的催化活性。
根据胶体溶液中金属纳米团簇特有的均匀性、高分散性，选择β-环糊精(β-CD)为介质，制备PdCl2-β-CD胶体。通过UV-Vis表征考察了胶体pH值、制备时间的改变对胶体的影响，进而确定了胶体制备的适宜条件，并通过HRTEM、EDS表征考察了胶体的40nm左右的团簇状形貌及该团簇元素的组成。将PdCl2-β-CD胶体浸渍纳米氧化铝纤维载体制备Pd-β-CD/TH催化剂。IR结果证实了β-CD与TH载体之间的强相互作用。从HRTEM研究结果可知，β-CD能够使活性组分以小而均匀的球状颗粒分散于载体之上。该催化剂在2-乙基蒽醌加氢制双氧水反应中，表现出比PdO/TH催化剂高出24％的氢化效率。
基于PdCl2-β-CD胶体的制备，采用KBH4作还原剂，通过化学还原法制备了稳定的一维纳米结构链状钯。通过对不同制备条件下的链状钯进行了HRTEM研究，确定了较为适宜的制备条件，并对链状钯的生成机制进行了合理的推测。将纳米氧化铝纤维与链状钯两种一维纳米结构材料进行复合，在高倍透射电镜下观察其形貌，并将此材料作为催化剂应用于2-乙基蒽醌加氢反应中，取得较好的氢化效果。
基于上述粉末型钯催化剂研究结果，本论文尝试了工业剂型催化剂的制备。将拟薄水铝打浆后加入适当分散剂、黏合剂，将其负载于工业氧化铝球型载体，经过晾干、烘干、焙烧等步骤制备表层附着氧化铝纤维的球型工业改良载体THB。采用滚动旋转浸渍的方法，制备表层负载活性组分的Pd-HMT/THB、Pd-HMT(B)/THB、Pd-β-CD/THB催化剂。在自组装微型常压反应评价装置上进行2-乙基蒽醌加氢反应，所制催化剂表现出高于工业球型钯催化剂的加氢效果；在固定床加压连续流动反应装置上进行的反应中，所制催化剂加氢效果与工业催化剂持平。