石墨烯负载铜催化剂的合成及其在C-N偶联反应应用研究文献综述

 2021-10-13 19:58:56

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文献综述

1.石墨烯的简介

石墨烯是一种新发现的碳纳米材料,比表面积大,制备工艺简单,以石墨烯制备的负载铜催化剂越有独特的物理和化学性能,已经成为纳米研究领域的一个新热点,尤其在催化剂方面有着巨大的潜能。

石墨烯是一种二维晶体,人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯.由石墨烯的发展简史[1]得知。第一:石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100纳米),那么它将能承受大约两吨重物品的压力,而不至于断裂;第二:石墨烯是世界上导电性最好的材料,其比表面积大,电子在其中运动速度快,结构稳定。

石墨烯碳原子采取的是SP2的杂化形式,剩余的那个P轨道的电子与石墨层垂直面上形成共轭的离域π键,因此石墨烯它的电子不会受到其它各层的限制,电子可相当自由地移动其中,将铜负载于石墨烯上后,XRD和TEM测试表明金属铜颗粒分散于石墨烯表面,颗粒较大,可作为高性能的负载型金属催化剂,比单质铜的催化性能更高,性能更好。

2.C-N偶联反应

有机含氮化合物(即分子中含有CN键的有机化合物)是一类非常重要的化合物,它不仅广泛存在于各类具有生理活性的天然产物、药物中,也是诸多化工材料的重要组分,有些更是生命活动不可缺少的物质.因此在一些结构简单的含氮化合物基础上构建新的CN键对这类化合物的合成显得尤为重要,而对这一领域的研究也一直是有机化学的热点之一。

2.1钯催化C-N偶联反应

Stillc[2]反应通常是由钯催化的芳基锡化合物与芳基卤代物之间的交叉偶联反应,目前该反应已经广泛地被应用与有机合成中,用于制备各种不对称的芳香交叉偶联产物,由于锡烷化合物对于水汽和空气都是稳定的,并且对很多的官能团表现出化学惰性,因而它们的应用范围很广。同时,由于Stillc[2]反应中生成不溶的锡盐类,所以可以很容易实现目标产物与副产物的分离。

尽管Stillc[2]反应通常是由Pd来催化,Roth[2]等最近发现用Cu来代替Pd也能成功的催化Stillc[2]反应,单独适用单质铜在室温的条件下能成功地得到16种交叉偶联产物。

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