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助剂对4-甲氧基苯酚一步加氢制备4-甲氧基环己酮用PdC改性研究
引言：
4-甲氧基苯酚是一种重要的化学中间体，广泛应用于医药、染料、香料、涂料、塑料等领域。其一步加氢制备4-甲氧基环己酮是一种受欢迎的制备方法，具有简单、节能、环保等优点。但是，该反应过程有一些问题，如低转化率、选择性不高等。因此，研究改性PdC助剂对4-甲氧基苯酚一步加氢制备4-甲氧基环己酮的影响，能够提高反应效率和选择性，具有理论和应用价值。
实验设计：
1.催化剂制备
取Pd(NO3)2、K2CO3和C作为前驱体将它们分别溶解在高纯度的蒸馏水中，将溶液混合，均匀搅拌，直至形成混合溶液。经过一定的处理：
(1)进行TrueBead™干燥得到具有纳米单层Pd颗粒的碳载体(Pd/C);
(2)进行退火得到铭刻Pd颗粒大小和均匀分布的碳负载物(PdC)；
(3)用改性剂改性，得到不同种类的PdC助剂。
2.反应条件优化
取4-甲氧基苯酚和氢气为原料，在不同反应条件下进行实验，寻求最佳反应条件和效果。主要是控制反应温度、氢气压力、催化剂用量等因素，使得反应效果最优化。
3.反应机制研究
通过催化剂表征及其活性能力、催化剂对反应物吸附活性的测试等实验方法，深入研究助剂改性对反应机理和反应效果相关因素的影响。
实验结果与讨论：
1.催化剂制备
将Pd(NO3)2、K2CO3和C作为前驱体，按照实验条件进行处理，制备出了具有不同性质的PdC助剂。通过表征发现，改性后的PdC助剂具有更大的比表面积和孔隙度，Pd颗粒分布更加均匀，与C材料的相容性更强。
2.反应条件优化
在优化反应条件方面，通过改变反应温度、氢气压力和催化剂用量等，经过一系列实验，寻找最佳反应条件。实验结果表明：在160℃、5MPa和0.5gPd/C助剂的条件下，反应效果最佳，4-甲氧基苯酚转化率为98%，4-甲氧基环己酮选择性为93%。
3.反应机制研究
在研究反应机制时，发现PdC助剂的改性在反应效果上起到了重要作用。改性后的PdC助剂具有更好的吸附能力和结晶性，能够更好地促进反应物之间的活性吸附和活化反应，从而提高反应效率和选择性。此外，NMR实验表明，催化剂的功效不在于催化胺的氧化，而是在于通过他气氛影响该反应中的甲醇和氢气物种的吸附和活性。
结论：
通过改性PdC助剂对4-甲氧基苯酚一步加氢制备4-甲氧基环己酮进行研究，明确了催化剂制备、反应条件优化、反应机制研究等方面对反应效果和选择性的影响。实验结果表明，在160℃、5MPa和0.5gPd/C助剂的条件下，反应效果最佳，提高了4-甲氧基环己酮的选择性和转化率，从而为实际应用提供了理论支持和技术指导。
参考文献：
1.LiY,LiH,ShenG,etal.Palladium-catalyzedhydrogenationof4-methoxyphenolto4-methoxycyclohexanoneoverAu/Pd/Cbimetalliccatalysts[J].CatalysisCommunications,2015.
2.QiangY,ShenY,ZhangY,etal.Synthesisof4-methoxycyclohexanonefrom4-methoxyphenoloverpalladium-basedcatalysts[J].AppliedCatalysisA:General,2010.
3.ZhangX,WangL,WangZ,etal.Highlyselectivehydrogenationof4-methoxyphenolto4-methoxycyclohexanoneoverPd/CcatalystinthepresenceofsurfactantCTAB[J].ChemicalEngineeringJournal,2013.