硅氫加成用鉑催化劑的研究進(jìn)展文獻(xiàn)綜述

《硅氫加成用鉑催化劑的研究進(jìn)展文獻(xiàn)綜述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、文獻(xiàn)綜述硅氫加成用鉑催化劑的研究進(jìn)展一.前言部分有機(jī)硅化學(xué)是一門研究有機(jī)硅化合物的合成、結(jié)構(gòu)、性能和用途的新興科學(xué)，它是除含C、N、O、P有機(jī)化合物以外研究最多的一種化合物。隨著材料科學(xué)研究的不斷深入與拓寬，有機(jī)硅工業(yè)迅猛發(fā)展，現(xiàn)已形成各式產(chǎn)品數(shù)千種，年產(chǎn)50多萬(wàn)噸，產(chǎn)值數(shù)十億的大規(guī)模工業(yè)。目前，有機(jī)硅材料作為一類性能優(yōu)異的新型合成材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、紡織、輕工、建筑、機(jī)械、醫(yī)療、食品、運(yùn)輸?shù)雀鞴I(yè)部門，已成為化工新材料中發(fā)展最快的品種之一。硅烷偶聯(lián)劑不僅是制備硅油、硅橡膠、硅樹(shù)脂的基本原料，幾

2、種基本單體可生產(chǎn)出上千種有機(jī)硅產(chǎn)品，而且其本身就獲得了廣泛應(yīng)用[1]。合成有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的重要反應(yīng)硅氫加成反應(yīng)是有機(jī)硅化學(xué)中應(yīng)用最廣、研究最多的一個(gè)反應(yīng)[2]。硅氫加成反應(yīng)是指含有Si-H鍵的有機(jī)硅化合物與不飽和化合物(如C=C或C≡C)在一定條件下進(jìn)行的硅氫加成反應(yīng)。通過(guò)此反應(yīng)可以制備許多其它方法難以得到的含官能基團(tuán)的有機(jī)硅單體或聚合物。自1947年Sommer等人[3]發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)以來(lái)，人們已進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了很多重要成果。目前工業(yè)上廣泛使用的催化體系為鉑的配合物和負(fù)載體，但存在兩個(gè)主要的缺點(diǎn)：一

3、是催化劑的使用量大，成本難以控制。二是不飽和鍵上連接有強(qiáng)吸電子基團(tuán)時(shí)不能進(jìn)行有效的硅氫加成。納米金屬顆粒由于其本身所具有的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)可產(chǎn)生不同于大顆粒金屬粒子的一些特殊性能。在催化反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)有效控制金屬顆粒大小，可明顯改變金屬催化劑的催化反應(yīng)行為[4]。因此，研究納米金屬催化劑尤其是負(fù)載納米金屬粒子催化劑的可控制備方法越來(lái)越引起人們廣泛的興趣。二.主體部分1.鉑催化劑發(fā)展現(xiàn)狀Speier[5]首次發(fā)現(xiàn)氯鉑酸是一個(gè)優(yōu)良的硅氫加成反應(yīng)催化劑，隨后許多硅氫加成催化劑被相繼發(fā)現(xiàn)，其中鉑催化

4、劑不僅可用于硅烷和硅氧烷的硅氫加成反應(yīng)，也可用于氯硅烷的硅氫加成而不失活。Speier催化劑及后來(lái)發(fā)現(xiàn)的其他許多催化劑多為均相催化劑，即催化劑、反應(yīng)物、產(chǎn)物和溶劑共存于同一相（常為液相）。均相催化反應(yīng)常比多相催化有更好的反應(yīng)活性，反應(yīng)不受擴(kuò)散的影響，但是從反應(yīng)混合物中分離出催化劑卻是一個(gè)很昂貴、低效的過(guò)程，很麻煩。另外，高活性的金屬配合物催化劑催化的烯烴硅氫加成反應(yīng)常伴隨著強(qiáng)放熱過(guò)程，容易導(dǎo)致反應(yīng)體系溫度快速上升，使烯烴等發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，三鍵化合物還易得二次加成產(chǎn)物，使選擇性降低。解決催化劑回收的方法有兩種：一

5、是自沉淀法，即利用當(dāng)某一反應(yīng)物消耗完后催化劑在反應(yīng)體系中的溶解度迅速下降而沉淀，或利用反應(yīng)結(jié)束后，由于溫度的變化使催化劑在反應(yīng)體系中的溶解度大幅度下降而沉淀分離；另一方法是催化劑固載化技術(shù)，硅氫加成反應(yīng)研究發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)是多相催化劑的使用。1960年以來(lái)，很多有機(jī)硅工作者致力于開(kāi)發(fā)新一代多相催化劑，SiO2、Al2O3、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸酯等固體載體負(fù)載的有機(jī)金屬催化劑已成為有機(jī)金屬化學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。這種負(fù)載的有機(jī)金屬催化劑兼有均相和非均相催化劑的優(yōu)點(diǎn)，如催化劑選擇性高、不腐蝕設(shè)備、易對(duì)催化劑活性

6、位進(jìn)行化學(xué)改性等；催化劑可通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾回收再利用，這對(duì)貴配合劑和貴金屬意義特別大。多相催化反應(yīng)大多無(wú)須溶劑，從而避免了因使用溶劑而帶來(lái)的環(huán)境污染，這也符合綠色化學(xué)和綠色化工的要求[6]。2　鉑催化劑的研究進(jìn)展2.1　第一階段：過(guò)渡金屬催化劑的發(fā)現(xiàn)[7]用鉑等金屬及其鹽作為硅氫加成的催化劑在很多專利中提及,最早涉及此方面研究的是一篇法國(guó)專利，它稱可以從元素周期表的IIIA、IVA、IB和IIB族中選擇元素，用它們的化合物及其鹽可以作為硅氫加成反應(yīng)的有效催化劑，VIII族中的金屬及其鹽也能有效地催化硅氫加成反應(yīng)，

7、但是該文獻(xiàn)并沒(méi)有給出具體的例子。1953年，Wagner和Strother對(duì)鉑作為催化劑進(jìn)行了詳細(xì)的研究[8]，報(bào)道稱用鉑黑、鉑石棉和鉑硅都能有效地催化烯烴和三氯硅烷的加成反應(yīng)。隨后，Wagner報(bào)道指出把鉑吸附到炭上有超乎尋常的催化活性，它能催化三氯硅烷和乙炔、乙烯、丁二烯、氯丙烯和偏氟乙烯的加成反應(yīng)，有的反應(yīng)在130℃就能進(jìn)行，但大多數(shù)反應(yīng)只有在高溫下才能進(jìn)行。雖然確定了過(guò)渡金屬能有效地催化硅氫加成反應(yīng)，但是由于存在催化劑用量大、催化選擇性不高、轉(zhuǎn)化率低等缺陷，該反應(yīng)并不適合投入工業(yè)生產(chǎn)。因此，人們尋求一種

8、理想的催化劑，它能使官能團(tuán)加成到預(yù)想位置，且過(guò)程溫和，反應(yīng)溫度足夠低以減少副反應(yīng)的發(fā)生。2.2　第二階段：均相催化劑的發(fā)現(xiàn)1957年，Speier發(fā)現(xiàn)氯鉑酸水合物(H2PtCl6·6H2O)的異丙醇溶液可以催化硅氫加成反應(yīng)，是一種非常有效的均相硅氫加成反應(yīng)催化劑(后被命名為Speier催化劑)。在此之前，硅氫加成反應(yīng)通常采用過(guò)氧化物和貴金屬作催化劑，使用這類催化劑時(shí)存在收率低、相容性差