硼氧化物层限域工程增强Heck反应催化活性与稳定性的研究

本研究创新性地通过硼氧化物(BOx)层限域策略构建了Pd@BOx/BN复合催化剂，采用热解-浸渍-还原-水处理的精准调控工艺，实现了Pd纳米颗粒在氮化硼(BN)载体上的高度分散。研究证实700℃还原后水处理的催化剂(Pd@BOx/BN-R700-W)展现出17.5倍的活性提升，循环14次仍保持93%产率，钯溶出仅0.13%，为Heck偶联反应提供了兼具高活性和优异稳定性的新型催化体系。

　　

亮点

• 创新开发硼氧化物(BO_x)包裹钯纳米颗粒的限域结构

• 通过NH₄B₅O₈→H₃BO₃→BO_x相变精准调控包裹层厚度

• 水处理工艺使催化活性最高提升17.5倍

• 循环14次性能保持93%的超强稳定性

材料合成与表征

采用多孔氮化硼(PBN)为载体，通过"焙烧-还原-刻蚀"三步法构建Pd@BO_x/BN杂化材料。TEM显示Pd纳米颗粒被可调厚度的BO_x层完整包裹，XPS证实还原温度从450℃升至700℃时，B-O键含量增加47.8%，形成更致密的限域结构。有趣的是，水处理能选择性去除表面松散BO_x层，暴露出"半包裹"的活性位点。

催化机制

BO_x层犹如"分子筛"：

1）物理阻隔Pd颗粒团聚

2）电子效应调变Pd⁰/Pd²⁺平衡

3）形成B-O-Pd界面活性中心

这种"盔甲式"保护使催化剂在苛刻反应条件下仍保持结构完整性。

底物拓展

对碘苯衍生物与丙烯酸甲酯/苯乙烯的Heck反应均展现>90%转化率，空间位阻底物反应效率提升3.2倍，证实限域结构对大分子底物的特殊适配性。

结论

本研究开创性地利用BO_x层"智能包裹"策略，解决了传统Pd催化剂易失活的核心难题。这种"铠甲催化"设计理念为开发新一代高稳定性多相催化剂提供了普适性方案。