Ptn团簇催化肉桂醛选择性加氢反应研究.pdf

一一一一一l摘要Y2780858Ptn团簇催化肉桂醛选择性加氢反应的研究物理化学专业研究生:张林指导教师:李来才教授摘要肉桂醛是一种典型的芳香族0c,D一不饱和醛,其选择性加氢反应在精细化工和制药工业中是一类重要的反应。肉桂醛分子中同时含有C=O、C=C键,其催化加氢反应可得到三种不同的产物,分别是3一苯基丙醛、肉桂醇和3一苯基丙烯醇,继续加氢则生成3一苯基丙醇。其中,肉桂醇用途广泛,不仅是常用的定香剂和修饰剂,用于各种香精、香水和化妆品中,而且也是一种十分重要的医药原料,常用于心脑血管疾病和某些肿瘤的治疗。但热力学上C=C键比C=O键容易加氢,使得生成肉桂醇的选择性较差,同时肉桂醛分子中C=O、C=C键与苯环共轭,要控制C=O键加氢的选择性就更加困难。因此,肉桂醛的选择性加氢反应受到越来越多的关注。近年来,实验研究中往往通过选择合适的催化剂、载体、助剂以及反应温度、反应时问等方式来提高催化肉桂醛加氢反应的选择性。目前,金属催化剂在石油、化工、医药等领域发挥着重要作用,Ru、Pd、Pt等金属常用于催化加氢反应中,但是不同金属对催化加氢反应的活性和选择性却有很大差异。此外,金属催化剂的粒径大小、形状和掺杂元素种类对催化加氢反应的活性和选择性也有一定影响。已有文献表明,金属团簇由于其特殊的结构,在光、电、磁、力等方面表现出独特的性质,金属团簇成为了热门研究的催化剂。本文以Ptn(n=6,10,14,18)团簇作为催化剂模型,采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,+G(d)(Pt采用赝势基组Lanl2dz)基组水平上,分别探讨了PtrI团簇催化肉桂醛选择性加氢反应的微观反应历程,以及Ptn团簇粒径大小和金属Co掺杂Pt6团簇对催化肉桂醛选择性加氢反应的影响。得出以下结论:第一,Ptn(n=6,10,14,18)团簇催化肉桂醛选择性加氢反应可生成3种不同的产物,分别是3一苯基丙醛(P1)、3一苯基丙烯醇(P2)和肉桂醇(P3),每种产物分别通过两条不同的反应通道而得到。第二,Pt。团簇催化有利于肉桂醛分子中C=O键活化加氢。在Pt6、Ptl0、Ptl4、Ptl8团簇催化肉桂醛选择性加氢反应过程中,生成产物P3、P2和P1的最优反应通万方数据四川师范大学硕士学位论文道的活化能高低顺序:PI>P2>P3。第三,催化剂选择性的高低与Pt。(n=6,10,14,18)团簇的大小密切相关,其中Ptl4团簇催化肉桂醛选择加氢生成产物P3的活化能最低,有利于C=O键加氢。第四,金属Co掺杂Pt6团簇后形成Co—Pt5团簇,,也可分别通过两条不同的路径得到产物P1、P2和P3,其中形成产物P3的活化能最低,而且掺杂后的团簇Co—Pt5催化形成产物P3的活化能更低。掺杂金属Co与Pt之间存在协同催化作用,有利于肉桂醛中C=O键加氢。关键词:肉桂醛;选择性加氢;Pt团簇;Co掺杂;密度泛函理论;反应机理万方数据Abs订actInvestigationontheMechanismfortheSelectiveHydrogenationReactionofCinnamaldehydeCatalyzedbyPtnClustersPhysicalandChemicalMajorPostgraduateLinZhangSupervisorLaicaiLiAbstractCinnamaldehydeakindofrepresentativearomatic0【,6一unsaturatedaldehydes,=OandC--Cbondsinthemolecularstructureofcinnamaldehyde,andSOthecorrespondingcatalytichydrogenationreactionmaybeleadstotheformationof3-phenylpropylaldehyde,cinnamylalcoholand3-,the3-,cinnamylalcoholhaSbeenwidelyused,whichnotonlyactsasafixativeandmodifierintheessence,perfumeandcosmetic