氧化铝晶相协同调控负载型钯催化剂用于高效Suzuki-Miyaura偶联反应

本文通过静电纺丝法制备不同晶相Al2O3负载Pd纳米颗粒催化剂，系统研究载体晶相对Suzuki-Miyaura偶联反应（SMC）的影响。结果表明γ-Al2O3与Pd的强相互作用使催化剂获得3186.1 h-1的超高周转频率（TOF），并展现优异的循环稳定性（5次循环活性保持>92%），为绿色化学提供新型高效非均相催化体系。

Highlight

通过静电纺丝结合煅烧温度调控，成功实现Al₂O₃载体从γ相到α相的晶相转变，并发现γ-Al₂O₃与Pd纳米颗粒存在独特电子相互作用，显著提升催化活性。

Results and Discussion

扫描电镜（SEM）显示，600-1100°C煅烧的Pd/Al₂O₃催化剂均保持纳米纤维结构（图1b-d），纤维直径未发生显著变化，证明材料具有卓越的热稳定性。X射线衍射（XRD）证实不同温度煅烧分别获得γ相（600°C）、θ/α混合相（900°C）和纯α相（1100°C）Al₂O₃。值得注意的是，γ相载体上的Pd纳米颗粒呈现最小粒径（3.5 nm）和最佳分散度，这归因于其最高比表面积（218 m²/g）和表面羟基密度。X射线光电子能谱（XPS）揭示γ-Al₂O₃负载的Pd⁰/Pd²⁺比例达到7.3，显著高于其他晶相，表明更强的金属-载体电子转移效应。

Reaction mechanism analysis

如Scheme 1所示，γ-Al₂O₃负载Pd催化Suzuki偶联的机制包含三步：1）溴苯通过氧化加成形成Pd^II-芳基中间体；2）K₂CO₃活化苯硼酸生成四配位硼酸盐；3）转金属化后还原消除得到联苯产物。载体表面羟基作为质子梭促进基团转移，而γ相特有的酸性位点可稳定反应中间体。

Conclusion

静电纺丝法制备的多晶相Al₂O₃纤维负载Pd催化剂中，γ相载体展现出最优的SMC反应性能，这源于其独特的织构性质与Pd物种的协同作用。该工作为设计高效可回收的非均相钯催化剂提供了晶相调控新策略。