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芳胺作为一种重要化学原料和中间体,被广泛用于医药、农药、颜料、香料、功能化聚合物的合成,市场需求量巨大。芳胺主要通过芳硝基化合物还原得到,常用还原方法有铁粉还原法、硫化碱还原法、催化还原法等。其中传统的铁粉还原和硫化碱还原法会产生大量对环境有害的金属污泥和废水,带来严重的污染问题。最理想的芳胺生产方法是选用高效多相催化剂在绿色溶剂中对芳硝基化合物选择性催化还原。负载型贵金属催化剂因其优异的催化活性,在催化芳硝基化合物还原合成芳胺研究中占有重要位置,但对含有还原性基团或卤素的芳硝基化合物加氢选择性较差。非贵金属催化剂成本低且卤代苯胺选择性更易控制,为替代贵金属催化剂提供了可能。但非贵金属催化剂也面临活性金属易氧化、易流失和循环性能差等缺点,其应用范围受到一定限制。本论文就这些问题展开研究,针对性地设计一系列贵金属和非贵金属催化剂用于高效催化芳硝基化合物还原反应。本文以N掺杂CMK-3为载体,通过简单的两步浸渍法合成了Pt纳米颗粒高度分散的Pt/N-CMK催化剂。所得的复合材料具有高比表面积、规则孔结构和较大孔容。碳基体中N元素促进了金属Pt颗粒分散,阻止了Pt纳米颗粒团聚。催化剂Pt/N-CMK在分别以H2和水合肼为氢供体选择性催化芳硝基化合物还原生成芳胺反应中,表现出超高催化活性(2-氯硝基苯转化频率为30.2 s–1)和卤代苯胺选择性。Pt和N原子之间的相互作用不仅促进了水合肼的异质裂解,形成更多H+/H-电子对,大大提高了加氢活性,而且削弱了卤素原子和Pt原子之间的相互作用,减少脱卤反应发生。催化剂Pt/N-CMK-3可在不降低催化性能情况下重复使用多次。尽管Pt/N-CMK-3在芳硝基化合物选择性还原中表现出优异的催化活性和选择性,但是催化剂成本较高,不利于大规模应用。为了解决这一问题,本文采用一步浸渍和原位碳化还原相结合的方法制备了廉价高效的Co@CN/Si O2催化剂。研究了Co@CN/Si O2在以水合肼为氢供体选择性催化卤代芳香硝基化合物还原中的催化性能。在500 oC下碳化的Co@CN/Si O2-500具有最高的硝基苯还原活性和良好稳定性,Co@CN/Si O2-500的硝基苯转化频率（TOF）为4282 h–1,该值明显高于一般的非贵金属催化剂,6个循环反应后催化性能没有下降。催化剂Co@CN/Si O2中金属单质Co和Co-N物种均有催化活性,但Co-N物种是芳硝基化合物还原反应中的主要活性位点。催化剂活性高是由于Co和N原子间的协同作用,促进了水合肼异质裂解,形成更多H+/H-电子对。Co@CN/Si O2可以将多种卤代硝基苯以高TOF完全转化为相应的卤代苯胺,卤代苯胺选择性>99.5%。虽然前文所述的单金属Co催化剂在以水合肼为氢供体的硝基化合物还原中有着不错的表现。但当使用更清洁、廉价的H2作为还原剂时,Co@CN/Si O2催化活性有待进一步提高。本文在催化剂Co@CN/Si O2基础上引入非贵金属Cu,采用原位碳化还原法制备了双金属催化剂Co1Cux@CN/Si O2。材料表征分析证明Cu的存在可以抑制含N化合物气化,使更多N元素被保留在基体中有利于后续形成反应活性位点Co-N物种。以H2为氢供体的硝基化合物加氢结果表明,相比于单金属催化剂Co@CN/Si O2,双金属催化剂Co1Cux@CN/Si O2对多种芳硝基化合物的选择性加氢具有更高催化活性。并且,由于表面Cu氧化物的保护作用,催化剂Co1Cux@CN/Si O2有更高的抗氧化能力,在芳硝基化合物选择性加氢反应中循环稳定性更好,可在不影响催化活性和选择性的前提下重复使用12次。本催化剂制备方法可推广于各种催化反应中双金属催化剂的设计。如前文所示,单金属Co和双金属Co-Cu催化剂均在芳硝基化合物选择性还原中表现突出,但Co在常见的非贵金属中价格偏高,且Co对人体有潜在致癌风险。为寻找更友好的非贵金属催化剂,本文采用葡萄糖为助剂的溶剂热法成功制备了尺寸大小在2.4–12.6 nm范围内可控的磁性Fe3O4纳米颗粒,该制备方法成本低廉、过程简单、易于工业放大。通过一系列试验和材料表征证明助剂葡萄糖是Fe3O4尺寸控制的关键。由葡萄糖热解产生的含氧基团吸附在Fe3O4纳米颗粒表面,可阻止颗粒聚集长大。磁性Fe3O4纳米颗粒稳定性好、粒径均匀、尺寸可控,能以水合肼为氢供体高效选择性催化芳硝基化合物还原。该Fe3O4纳米颗粒经磁分离很容易从反应混合物中分离出来用于循环使用,可在不降低催化性能情况下循环使用10次。这个工作为发展更廉价、更绿色友好的非贵金属催化剂提供了可能。本论文围绕选择性催化芳硝基化合物还原展开研究,设计了一系列贵金属和非贵金属催化剂,详细分析了催化剂中各个组分间的相互作用及其对催化剂活性、选择性和稳定性的影响。部分解决了目前纳米金属催化剂选择性催化芳硝基化合物还原存在的问题,能为开发更优秀、更环保、更廉价的催化体系提供一定指导。