有序介孔钯碳（聚合物）催化剂组装、修饰及在水介质有机合成中应用

利用表面活性剂自组装技术，合成介孔钯碳（聚合物）催化剂，并对其进行修饰。将此催化剂应用于有工业价值的水介质中加氢、偶联反应中，开辟水相中有机合成的新路线。钯纳米颗粒可以是在自组装过程中一步引入在介孔碳（聚合物）骨架中，也可以是在杂化介孔碳（聚合物）载体的孔内进行后组装。对活性组分贵金属Pd的修饰也分为两方面，一是自组装过程引入贱金属，形成二元金属催化剂，调变贵金属的几何和电子结构；二是在载体中引入可同步修饰碳或聚合物载体与贵金属的组分，如有机官能团、过渡金属氧化物、碳化物等，调变载体的石墨化程度、织构性质以及贵金属Pd颗粒尺寸、分散度、晶体结构、电子结构等。探索介孔钯碳（聚合物）组装及修饰的普适路线。阐述催化剂活性组分颗粒和载体特性以及贵金属与载体间相互作用与催化性能间的内在关系，掌握催化作用和失活机理，为设计新型高效和环境友好催化剂提供理论指导。

在催化剂的研究中，往往理论研究的“理想”单晶表面与真实催化剂表面多样性存在巨大差别，即所谓“材料的鸿沟”。为减小这一差别，本项目提出构建有序介孔碳(聚合物)限域纳米Pd模型催化剂，阐释介孔钯碳催化剂中金属颗粒尺寸、电子性质调控等增强水介质有机合成反应活性机制。主要研究成果如下： (1) 提出以结构可控介孔碳限域Au、Pd纳米颗粒作为模型催化材料的思想，模型催化材料的制备通过表面活性剂自组装过程中引入金属源前驱体，一步将金属组装在介孔碳骨架中。(2) 针对碳载体与金属相互作用弱，电子性质调控难的问题，提出了利用具有优异载体效应的杂化介孔聚合物和碳材料，包括含N、磺酸根等基团、含配位不饱和低价金属氧化物、含少d-电子过渡金属氧化物或金属碳化物等，调控纳米金属催化剂电子性质的思想。(3) 阐释了介孔钯碳催化剂中金属氧化物颗粒、贵金属与载体的相互作用与活性增强机制，包括利用低配位过渡金属氧化物CoO等与Pd纳米粒子界面作用，以及含N官能团与Pd的配位作用，等稳定配位不饱和Pd物种。力图解决催化活性和稳定性等催化材料的共性科学问题。