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研究生:吳崇聖
研究生(外文):Chung-Sheng Wu
論文名稱:鈀奈米之相轉移及其在HeckReaction的應用
論文名稱(外文):Phase Transfer of Palladium nanoparticles and Apply to Catalytic Reaction:Heck Reaction
指導教授:魏國佐
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:化學所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:鈀奈米室溫離子液體相轉移
外文關鍵詞:nanoparticlesHeck Reaction
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催化反應中常使用一些貴重金屬當催化劑,表面積是催化反應相當重要的因素之一,當金屬粒徑越小其表面積越大,而奈米級的金屬具有高表面積,因此奈米級的金屬催化劑具有增強催化的弁遄C現今合成金屬奈米以水相居多,因為水相中奈米較容易製備並容易控制其大小與形狀,但大多數催化反應必須在有機相下進行,因此有機相中的金屬奈米製備以作為催化劑有其必要性。本研究利用室溫離子液體進行水相中金屬奈米的相轉移,以取得含有金屬奈米催化劑的有機相。室溫離子液體作為有機溶劑,因為其具有低揮發性、低蒸氣壓、高熱穩定性等特性,以它取代平常所使用的有機溶劑來應用時,可消除揮發污染及易燃燒導致的使用安全限制,所以室溫離子液體也被稱為綠色溶劑。
本研究使用室溫離子液體為萃取劑,能將水相中製備之鈀奈米粒子完全萃取到室溫離子液體中,亦即將水相中的鈀金屬奈米粒子相轉移到離子液體(有機相)中,再去進行催化反應,此研究可說是結合了奈米金屬與綠色化學的特性。實驗上利用不同催化劑、溫度及時間去探討其對催化效率的影響,初步結果得到的TON值和TOF值分別為64500和10700,顯示萃取後的鈀奈米粒子有很好的催化效率。
此外,為了利於催化劑回收,將鈀奈米粒子固定在聚合物上,以聚合物固定奈米粒子後所進行的反應,其產率雖然較低,但可使奈米粒子穩定性上升。最後將含鈀奈米粒子的室溫離子液體固定在載體(Al2O3)上,在反應之後,經簡單過濾即可將催化劑與產物分離,回收催化劑再重複使用,重複六次反應的產率均可達到80%以上,雖然此一固定式離子液體催化劑所得到的催化效果略低於含鈀奈米粒子的離子液體催化劑,但其具有簡易分離且重複使用之優點。
In catalytic reaction, noble metals are generally used as the catalysts. Surface area is an important factor of the catalytic activity for metallic catalyst. Therefore, the large surface area-to-volume ratio of metal nanoparticles would serve as superior catalysts. However, metal nanoparticles are general prepared in aqueous phase for easily controlling sizes and shapes. On the other hand, some catalytic reactions must be performed in organic solvent. As a result, it is necessary to have metal nanoparticles in organic solvent. This research intends to transfer the metal nanoparticles from aqueous phase to ionic liquids (ILs). Because ILs have no vapor pressure, high thermal stability, high solubility of organic, inorganic and organometallic compound, also are immiscible with many organic solvents. ILs can replace organic solvent to eliminate volatile problem and safety concern and are regarded as “green solvent.” With the nanoparticles in ionic liquids, it combines the feature of nanoscience and green chemistry.
ILs as extracting solvents can completely transfer palladium nanoparticles (nano-Pd) from water to ILs (organic phase). Then, nano-Pd suspended in ILs were used for Heck reaction. At optimized condition, the value of turnover number (TON) and turnover frequency (TOF) are 64500 and 10700, respectively. In addition, we fixed the nano-Pd onto the polymer for easy recycling. Although the yield of fixed nanoparticles is lower, the polymer can stabilize the nano-Pd for easy operation. Also, ionic liquids containing nano-Pd was coated to the surface of Al2O3 to form a supported ionic liquid catalyst (SILC). SILC was employ for Heck reaction. With SILC, we can easily separate the catalyst from product by filtration. Also, the catalyst can be reused for six runs without losing its activity. Although the yield of SILC is lower than that of no coated nano-Pd, SILC has the advantage of recycle to reuse.
總目錄………………………………………………………….….Ⅰ
圖目錄……………………………………………………….…….Ⅳ
表目錄…………………………………………………....….…….Ⅴ
中文摘要………………………………………………………..…Ⅵ
英文摘要…………………………………………….……….……Ⅷ
第一章 緒論…………………………………………………….…..1
1.1 離子液體的起源……………………………………….......1
1.2 室溫離子液體的簡介……………………………………...2
1.3室溫離子液體的應用………………………………………3
1.4 Heck反應的起源………………………………….......…...6
1.5 Heck反應的發展……………………………………...…...6
第二章 儀器與藥品…………………………………………….….12
2.1 實驗儀器………………………………………….…....…12
2.2 實驗藥品………………………………………….…...….12
第三章 實驗部份………………………………….…………….…15
3.1 離子液體於奈米之相轉移……………………………..…15
3.1.1離子液體的合成…………………………...…... 15
3.1.2固定式催化劑的製備………………………….. 16
3.1.3奈米的相轉移………….…………………..……17
3.1.4相轉移步驟………………………………….…..17
3.2 含有鈀金屬之離子液體運用於Heck反應……………... 18
3.2.1不同鹼類對反應活性之比較………….…..……18
3.2.2反應時間對活性之影響…….……………...…...19
3.2.3不同催化劑的催化活性比較…………………...20
3.2.4不同奈米催化劑的比較………………..…….....21
3.2.5不同量催化劑的比較…………………………...22
3.2.6固定式離子液體的重複使用…………………...23
3.2.7定性與定量……………………………………...24
第四章 結果與討論………………………………………………..25
4.1 離子液體於奈米之相轉移……………………..….….…..25
4.2 含有鈀金屬之離子液體運用於Heck反應.………….......26
4.2.1不同鹼類對反應活性之比較…………….……..27
4.2.2反應時間對活性之影響…………………….......28
4.2.3不同催化劑的催化活性比較……………….......28
4.2.4不同奈米催化劑的比較…………………….......29
4.2.5不同量催化劑的比較………………..…….…....30
4.2.6固定式離子液體的重複使用……………….…..31
4.2.7定性與定量……………………………………...31
第五章 結論………………………………………………………..33
第六章 參考文獻……………………………………………..…....55
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