芳胺化合物是一种重要的有机化工原料和化工产品,广泛应用于染料、医药、农药、橡胶和造影影像化学品等。工业上,芳胺主要通过芳硝基化合物选择性还原制备。近年来,芳硝基化合物还原研究主要围绕化学反应、催化剂、溶剂的绿色化展开的。由于催化剂可以回收利用,产物容易分离等优点,多相催化反应被认为是一种较为友好的绿色反应途径。然而,对硝基的选择性还原,通常需使用昂贵的贵金属催化剂和助剂,且反应在严苛的条件下才能进行。另外,多相催化还原特别是一些在苯环上含有还原性基团和卤代基团的芳硝基化合物还原,生成芳胺的选择性较低。本论文就这些问题展开研究,针对性的设计系列不同催化还原体系下性能优异的催化剂。首先,针对芳硝基化合物的催化加氢反应,为了使反应过程更加绿色环保,可以通过避免使用有毒的有机溶剂的方式实现。因此,通过后期富氮法制备了氮掺杂有序介孔碳负载的高分散Pd纳米颗粒催化剂Pd/N-CMK-3,制备的催化剂金属Pd纳米颗粒平均尺寸约为1-2 nm,比不掺杂氮的CMK-3所负载的Pd(平均尺寸约为5nm)尺寸小并且分布更加均匀。通过考察其对芳硝基化合物无溶剂加氢催化性能,发现Pd/N-CKM-3催化剂活性是未进行氮掺杂催化剂Pd/CKM-3的将近3倍以上。表征发现该催化剂的高活化是由于CMK-3中掺杂的氮元素促进了载体和Pd相互作用,这种相互作用一方面使得Pd/N-CKM-3表面的Pd含量更高,增加了活性位;另一方面使得负载Pd的颗粒变小,并且还增强了其附着稳定性,此方法同样可以延伸到其他基于碳载体的催化剂的制备,如活性炭,碳纳米管等。考虑到贵金属昂贵的价格,为了降低催化剂的成本,本文首先通过螯合物与含氮配合物联合辅助方式,一步法制备了过渡非贵金属(Ni、Co、Fe)和氮掺杂有序介孔碳复合材料。所得材料的比表面积达到520 m2g-1,平均孔径高达4.1 nm。金属在氮掺杂有序介孔碳载体上分布均匀,平均粒径在20 nm左右。催化剂的制备过程简单、易操作、经济性好并且易于放大。同时通过氮掺杂改变了碳材料的亲水性,使得制备的催化剂在水溶液中对20多种芳硝基化合物的选择性加氢还原表现出较高的催化活性和选择性,催化剂高的催化活性和稳定性归因于各组分之间的协同作用、特殊的氮掺杂碳对金属的包覆和活化作用。虽然前述制备的非贵金属催化剂在芳硝基化合物的选择性加氢中表现出较好的活性、选择性和稳定性,但是反应需要在高温高压下进行,且出现一定程度脱卤现象。为了解决这一问题,本文以水合胼为氢供体氢转移还原芳稍基化合物体系为研究对象。我们采用溶胶凝胶法,通过一步碳酸铵部分水解无机盐的方式在低温焙烧下制备了高比表面、具有较大孔径和狭窄孔径分布的介孔晶状γ-Al2O3负载的Co氧化物,随后通过浸渍法将其与碳源1,10-菲啰啉有机结合,在惰性气氛下焙烧成功制备了氮掺杂介孔碳/γ-Al2O3复合载体负载均匀分散的Co金属催化剂Co-NC/γ-Al2O3,该材料保留了介孔γ-A1203的介孔结构,且大部分纳米金属颗粒被有缺陷的氮掺杂碳层包覆起来。随后以4-氯硝基苯的选择性氢转移还原作为模型反应,考察了催化剂的活性。结果发现,Co-NC/γ-Al2O3能高效地催化4-氯硝基苯生成4-氯苯胺,几乎没有任何脱氯现象发生,同时对多种不同取代基的芳硝基化合物还原生成相应的芳胺化合物选择性>99%。尽管Co-NC/γ-Al2O3在芳硝基化合物的选择性氢转移还原中表现出较好选择性和稳定性,但是催化剂的活性还有待进一步提高。为了解决这一问题,首次将过渡金属、钼氧化物,氮掺杂介孔碳和SBA-15有机的结合起来,成功制备了 Co-MoO3/CN@SBA-15 催化剂。研究表明,Co-MoO3/CN@SBA-15 能在温和的条件下(30℃,常压)高效、高选择性催化水合肼还原多种芳硝基化合物,其表现出的催化活性比单金属组分的Co-NC/γ-A1203催化剂明显提高。同时,该催化剂经过循环套用10次后活性没有下降,充分发挥了催化剂各组分之间的协同作用,共同保证了底物的高效转化。本论文围绕芳硝基化合物选择性还原展开研究,设计了系列金属/氮掺杂介孔碳催化剂,并详细讨论了催化剂中各个组分间的相互作用对催化剂的活性、选择性和稳定性的影响。部分解决了目前报道的金属多相催化剂用于芳硝基化合物催化还原存在的问题,能为设计更加优异的环保的催化体系提供一定指导。