C-C偶联反应在有机合成领域中占据着重要地位,已广泛应用于医药、天然产品和材料的合成。C-C偶联反应的类型很多,主要包括Suzuki-Miyaura偶联反应、Heck偶联反应、Ullmann偶联反应、Negishi反应、Sonogashira反应和Stille反应。由于Suzuki-Miyaura偶联反应具有反应条件温和、底物比较容易获取、官能团兼容性好和区域高度选择性等优点而受到研究者的高度青睐并且成为目前构建C-C键最有效的方法之一。Pd催化剂因其对Suzuki-Miyaura偶联反应具有非常高的催化活性而受到人们的广泛研究。目前研究最多的Pd催化剂主要分为两种:其一是均相Pd催化剂,其二是非均相Pd催化剂。当今世界,绿色化学技术越来越被各国化学工作者所重视,均相Pd催化剂虽具有较高的催化活性,但由于其催化剂难于回收、产物不易提纯和溶剂污染等缺点极大的限制其工业实际应用。非均相催化剂成功的克服了这些缺点,成为开发绿色催化剂的首选。本论文主要研究电纺碳纤维载Pd/Pd-Ni纳米复合材料的制备及其在Suzuki-Miyaura偶联反应中的应用。碳纤维具有非常多的优良性能,例如密度低、比表面积较大、耐腐蚀性高。静电纺丝技术目前发展已较为成熟,具有设备制造简单、成本低廉、易于操作等优点,所以近年来,利用静电纺丝技术制备碳纳米纤维是材料学领域的关注点之一。具体研究内容如下:1.以含有PdCl₂的PAN/DMF溶液为纺丝前驱体溶液,利用静电纺丝技术制备出负载PdCl₂的高分子纳米纤维膜,随后在空气氛围下对高分子纤维膜进行高温碳化,得到一维碳纤维负载氧化钯纳米团簇复合催化剂（PdO@CNF）。因该催化剂活性物种尺寸较小,暴露更多的反应活性位点,所以在Suzuki-Miyaura偶联反应中表现出较高的催化反应活性,仅用3小时便可使溴苯和苯硼酸几乎反应完全。此外该纳米复合催化剂具有较好的循环使用性能,连续循环使用10次,其催化活性没有明显下降。这一实验结果表明活性氧化钯组分与碳纤维表面具有较强的相互作用,纳米活性组分Pd物种在反应过程中不易从载体上脱落,从而提高其使用效率,符合绿色化学中原子经济性要求。2.以PdCl₂和NiCl₂为金属前驱体盐,经过静电纺丝,乙醇还原和高温碳化等实验步骤成功的制备出具有协同催化效果的双金属纳米Pd-Ni催化剂。该双金属催化剂在Suzuki-Miyaura偶联反应中的催化活性要明显的优于其单组份Pd或者Ni催化剂。X射线光电子能谱证实金属Pd以二价和零价的形式存在,金属Ni以二价态形式存在。高分辨透射电镜表征可知活性物种的粒径尺寸较小并且分布较为均匀。实验结果表明主催化剂为活性组分Pd或者PdO,助催化剂为Ni²⁺。助剂元素Ni和载体碳纳米纤维共同阻止了活性组分Pd的团聚,使其以小尺寸形式存在,从而暴露更多的反应活性位点,提升催化反应速率。此外该双金属纳米复合催化剂的使用寿命较好,活性组分在循环十次之后无明显团聚现象,表现出较好的热稳定性。针对该催化反应体系,我们提出了其可能的反应机理。总而言之,通过降低纳米活性组分的尺寸和引入非贵金属助剂来提高催化反应活性是本论文的研究中心。