新型金属纳米簇基复合物催化剂及其催化性能研究

本项目使用我们发明的一系列非保护型金属纳米簇与无机半导体纳米粒子作为结构基元,构筑新型金属纳米簇基复合物催化剂. 此方法的优点在于可以同时控制复相催化剂中金属纳米簇及氧化物半导体纳米粒子的组成与粒径,借助基元之间的电子相互作用及结构组装效应，借助表面物种对催化中心的修饰效应调控催化剂的催化性能。卤代硝基苯选择性氢化制卤代芳胺是一类重要的精细化工催化过程，在农药，医药，染料及除草剂中间体合成中被广泛采用。本项目将致力于彻底解决此工业化途径中普遍存在的催化氢解脱卤素等难题，研制出适用于高效合成高纯度卤代芳胺的氢化催化剂。为彻底解决我国企业在卤代芳胺类产品生产中造成严重环境污染的问题奠定科学与技术基础。与此同时本项目将探索新型金属纳米簇基复合物催化剂在其他精细化工反应及手性催化等领域的应用。同时研制适用于磁分离技术的纳米复合物催化剂。

原子层沉积（atomic layer deposition，ALD）是一种先进的薄膜沉积技术。利用ALD的技术特点和优势，可设计合成新型高效纳米催化剂，并可精确地调控催化剂的表界面结构。中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室研究员覃勇带领的研究团队，利用ALD技术设计制备出一种多重限域的Ni基加氢催化剂。与未限域的催化剂相比，多重限域的Ni基催化剂对于肉桂醛以及硝基苯的加氢催化反应的活性、稳定性得到显著的提高。相关工作近日发表在Angew. Chem. Int. Ed.。

提出以具有浊点（Cp）特性的温控膦配体为稳定剂制备过渡金属纳米簇催化剂的设想，以期获得一种具有温度传感智能的新型纳米簇催化剂。这种以含乙氧基链结构的温控膦配体为稳定剂，通过过渡金属盐的化学还原法和过渡金属羰基化合物的热分解法合成的纳米簇催化剂将兼具纳米尺寸颗粒催化剂的高活性，又有逆反温度水溶性特征。即这类在室温下溶于水的纳米簇催化剂可在水/有机两相体系中实现温控相转移催化，开创首例水/有机两相

其制备过程是把镍铝合金用浓氢氧化钠溶液处理，在这一过程中，大部分的铝会和氢氧化钠反应而溶解掉，留下了很干燥的活化后的雷尼镍.具有大小不一的微孔。 这样雷尼镍表面上是细小的灰色粉末，但从微观角度上，粉末中的每个微小颗粒都是一个立体多孔结构，这种多孔结构使得它的表面积大大增加，极大的表面积带来的是很高的催化活性，这就使得雷尼镍作为一种异相催化剂被广泛用于有机合成和工业生产的氢化反应中。我们所说的骨架镍，原料是镍铝合金，用氢氧化钠处理该合金：

2Ni-Al 2NaOH 2H₂O=2Ni 2NaAlO₂ 3H₂

雷尼镍主要用于不饱和化合物，如烯烃，炔烃，腈，二烯烃，芳香烃，含羰基的物质，乃至具有不饱和键的高分子的氢化反应。使用雷尼镍进行氢化有时甚至不需要特意加入氢气，仅凭活化后的雷尼镍中吸附的大量氢气即可完成反应。反应后得到的是顺位氢化产物。另外，雷尼镍也可以用于杂原子-杂原子键的还原。除了作为催化剂加氢，雷尼镍还将充当试剂参与有机含硫化合物如硫缩酮的脱硫生成烃类的反应。

镍催化剂呈现出很高的加氢活性，由于其催化活性好，机械强度高，对毒物不敏感，导热性好等优点，不仅应用于各种不饱和烃的加氢，而且也是脱氢、氧化脱卤、脱硫等某些转化过程中的良好催化剂，使用于石油、化工、制药、油脂、香料、双氧水、合成纤维，特别是在山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇等工业上得到了广泛应用。