功能化SiO2负载铂催化剂的制备及其催化硅氢化反应的研究

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硅氢加成反应是有机合成和有机硅化学中一个非常重要的反应。很多具有特定的官能团的有机硅化合物都是通过此反应来合成的。苯乙烯与三乙氧基硅烷的硅氢加成反应就是其中的典型反应之一。但是这个反应容易伴随着副反应的发生,如苯乙烯被还原,同时生成α,β两种加成产物。为了得到单一的β加成产物,往往需要特定的催化剂,而且催化剂重复使用也是需要解决的问题。负载型金属催化剂作为一种异相催化剂能够解决催化剂重复使用问题,但是其活性和选择性则是需要加以研究的内容。有机官能团功能化的SiO2负载金属作为硅氢加成反应催化剂兼具均相和异相两类催化剂的特点。作为一类新型的异相催化剂,它具有各种优点如:催化剂稳定易保存、活性高、选择性好、可回收重复使用、容易对载体上的活性功能基进行修饰以提高活性等。比起其它异相催化剂,可以更方便的对载体上的活性点进行设计,因而更具有优越性。本文可以分为两大部分:  第一部分为硅氢加成反应研究进展。这部分主要有三个方面的内容。首先综述了硅氢加成反应中所使用的金属催化剂,包括Pt系、Cu系、Fe系、Co系及一些其它过渡金属作为均相催化剂在硅氢加成反应中的应用。接着重点阐述了负载型Pt催化剂,该类催化剂载体主要有无机物、有机高分子、有机硅等三大类。同时也简述了催化硅氢化的反应机理。  第二部分的主要内容为有机官能团功能化的SiO2负载Pt催化剂的合成及其在苯乙烯与三乙氧基硅烷催化硅氢化反应的应用。首先合成了含N、P、S及乙烯基等有机官能团功能化的SiO2,以此为载体负载Pt,考察了这些催化剂催化苯乙烯硅氢化反应的活性。发现这些载体上的有机功能基与Pt的配位能对催化剂的活性有较大的影响。其中,对胺甲基苯乙烯功能化的SiO2负载Pt催化苯乙烯与三乙氧基硅烷硅氢加成反应的活性和选择性最好。以此催化剂为基础,研究了其在不同条件下的反应活性,发现反应温度、催化剂用量、催化剂Pt含量对硅氢加成有较大影响。实验结果表明,当苯乙烯与三乙氧基硅烷的量之比为1:1,在95℃下,反应12小时,反应转化率达到100%,β产物有90%,所使用的Pt仅为25ppm;催化剂具有较高的稳定性,催化剂回收重复使用4次,反应的转化率和β产物的选择性基本不变。
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