硅氢加成反应异相催化剂的制备与性能研究

硅-氢化反应是指在C=C双键上加合Si-H键，形成烷基硅烷，是合成有机硅衍生物的重要方法之一。均相催化剂和催化剂是目前最常用的催化剂。尽管它们对硅氢化反应具有很高的催化活性，但它们通常难以回收。为了将催化剂从反应体系中分离出来，已经提出了一些固定化催化剂方案。然而，这些非均相（多相）催化剂中的大多数是通过倾析或过滤分离的。然而，这种方法对于大分子高粘度体系和大规模工业生产并不具有优势。为了解决上述问题，本工作的目的是设计一种用于硅加氢反应的可循环催化剂。它基于具有核壳结构的超顺磁性核壳纳米粒子设计，使它们能够通过磁力有效地分离。在这项研究中，成功制备了几种催化剂。本文设计并制备了一种具有核壳纳米结构的固定化超细纳米颗粒催化剂Pt/SiO2/Fe3O4，该催化剂可以通过磁选快速回收。研究发现，该催化剂对低含氢硅油和烯丙基甲基封端聚醚的硅-加氢反应具有较高的活性，在100°C反应8 h后，5 ppm催化剂的转化率可达88.70%，重复使用7次后活性未明显降低。本工作设计制备了另一种核壳结构固定化分子催化剂Pt/Vinyl/SiO2/Fe3O4，该催化剂可以通过磁选快速回收。研究发现，该催化剂对低含氢硅油和烯丙基甲基封端聚醚的硅-加氢反应具有更高的活性，在100°C反应6 h后，5ppm催化剂的转化率可达92.20%，优于Pt/SiO2/Fe3O4的活性，与均相氯铂酸催化剂的活性相当，且重复使用4次后催化活性未明显降低，活性降低后可简单再生催化剂。此外，通过负载合金纳米颗粒制备了PtNi/SiO2/Fe3O4催化剂，有望进一步提高Pt/SiO2/Fe3O4的催化活性，降低催化剂成本。目前，催化剂已经实现了优异的耐久性和可重复使用性，有望显著降低催化硅加氢反应的成本。