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由于C-C交叉偶联反应具有非常重要的应用性能,所以制备出高效的催化C-C交叉偶联反应的催化剂具有非常重要的意义。近些年来非均相Pd基催化剂取得了迅速的发展,因此也被广泛的应用在多种C-C交叉偶联反应中,但由于钯金属价格昂贵、成本较大,所以探索一种新的途径来延长催化剂使用次数或者减少使用过程中Pd的消耗量都是非常必要的。同时,我们也可以借鉴文献报道的双金属类型,寻求一种金属或金属氧化物来提升Pd的催化活性。本文旨在研究出可以催化Heck和Suzuki两种C-C交叉偶联反应的高效纳米Pd催化剂。在课题组原有催化剂研究基础上,进一步构建出可以承载Pd/CNFs催化剂的反应器。该反应器与原有催化剂相比,循环催化反应时省去了过滤、回收等过程,这样就会减少这些过程中造成的催化剂损失。同时,本论文还期望能探究一种新的助剂,将其加入到原有Pd基催化剂后可以提高金属Pd的催化活性。本论文的研究内容如下:(1)在课题组原有研究基础上制备了Pd NPs/CNFs。该催化剂可经静电纺丝过程、水合肼溶液冰浴条件下液相还原过程及高温碳化过程制备。UV-vis漫反射检测表明,冰浴条件下水合肼溶液可以较彻底的将Pd Cl2/PAN还原为Pd/PAN。FESEM结果可看出载体纤维表面光滑、直径均匀、排列整齐,纤维上负载的Pd纳米粒子直径介于11~15 nm之间。催化Suzuki和Heck交叉偶联反应的结果表明,该催化剂对Suzuki反应具有良好的底物适应性,且在循环过程中保持了稳定的催化性能;催化剂催化Heck反应时具有低用量高活性的特点,且对多种Heck反应底物均表现出了良好的催化活性。(2)实验通过简单的方法,选用廉价的玻璃材料可成功构建内壁附着CNFs-Pd的独特的、可循环使用的G-reactor@Ag-CNFs-Pd反应器。内壁附着的催化剂CNFs-Pd可通过静电纺丝过程、氢气还原过程以及最后的碳化过程制备。该反应器无需分离及回收过程就可直接运用于下一次催化反应,且避免了回收过程造成的Pd/CNFs的损失和污染。SEM结果表明催化剂是球与纤维共存的纳米结构,该结构使得催化剂紧紧附着于反应器内壁,该反应器可循环催化Suzuki反应达八次且没有明显的脱落现象。(3)实验证明通过内掺和浸渍两种方法可制备Ce_xO_y修饰的Pd/CNFs催化剂。内掺法制备的Pd-Ce_xO_y/CNFs在用量为5.7 mg,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF),缚酸剂为三乙胺(Et3N)时,反应温度为120℃的条件下可以达到最优的催化效果。在此最优的反应条件下,含Pd量相同的Pd-Ce_xO_y/CNFs和Pd-CNFs表现出了不同的催化活性,Pd-Ce_xO_y/CNFs催化的碘苯与丙烯酸正丁酯的Heck反应较Pd-CNFs催化的该反应可以提前4 h完成反应。而浸渍法制备的Pd-Cex Oy/CNFs与Pd-CNFs相比,在催化碘苯与苯硼酸的Suzuki反应时也呈现出了类似的规律。实验考察了Ce_xO_y-CNFs的催化活性,在催化Heck和Suzuki反应时均未获得产物。综上所述,本身对Heck和Suzuki反应不具有催化活性的Cex Oy在与Pd-CNFs结合后可以提高Pd-CNFs的催化活性,使得Pd-Ce_xO_y/CNFs较Pd-CNFs催化的C-C交叉偶联反应所需反应时间更短,Ce_xO_y在此过程中起到了助催化剂的作用。