摘要: 电化学芳香族氯化反应（E-ACR）作为一种可以合成高附加值医药中间体的反应，具有调节和改善产物理化特性和药代动力学的特性，因此具有非常广阔的应用前景。相较于传统的有机氯化反应，E-ACR具有反应条件温和、环境友好等优点，是一种具有发展前景的... 展开 电化学芳香族氯化反应（E-ACR）作为一种可以合成高附加值医药中间体的反应，具有调节和改善产物理化特性和药代动力学的特性，因此具有非常广阔的应用前景。相较于传统的有机氯化反应，E-ACR具有反应条件温和、环境友好等优点，是一种具有发展前景的经济策略。然而，开发先进的非均相过渡金属催化剂用于E-ACR仍然是一个巨大的挑战。设计和开发高效低成本的电催化剂对推动E-ACR的发展具有重要意义，在此，我们针对电催化氯化苯甲醚（ANI）转化为对氯苯甲醚（4-CANI）反应，以廉价无毒的Fe基纳米材料作为研究对象，通过调控催化剂的组成和结构实现在相对较长时间内保持较高且稳定的催化活性。期望通过一系列Fe基非均相催化剂的开发，获得这类常见非贵金属纳米材料与电催化芳香族氯化反应之间的构效关系，从而为进一步设计和制备高效E-ACR催化剂提供理论和实际指导。具体研究内容如下： 1.电子结构优化指导下Fe基复合电催化剂的研究：拟借助范德华力和原位化学成键策略制备一种碳包围的Fe3C（Fe3C/rGO-X）电催化剂用于电化学苯甲醚（ANI）转化为对氯苯甲醚（4-CANI）的研究，探究其单元结构特性和电化学离子环境与E-ACR性能的影响。当电解盐n-Bu4NBF4的浓度为0.1M，催化剂的煅烧温度是900℃时，在2.4V下4-CANI的FE（40%）和选择性（60%）达到性能最佳，同时表现出较好的稳定性（16h）。这项实验工作制备了具有石墨化程度结构的电催化剂用于苯甲醚的氯化，为研究Fe3C增强Fe/N掺杂碳的E-ACR活性的潜在机制提供理论指导。 2.晶面生长指导下Fe2O3纳米材料的研究：通过水热法和高温煅烧法制备Fe2O3-X纳米颗粒（Fe2O3-XNPs，其中X代表煅烧温度）并应用于电催化ANI转化为4-CANI反应。研究发现，E-ACR的性能与Fe2O3-XNPs（400）晶面强度之间存在强相关性。在2.4V时，（400）晶面相对强度最高的Fe2O3-400NPs具有最佳ANI转化为4-CANI的法拉第效率（48%）和选择性（73%），且在反应24h后仍具有较高的稳定性。研究表明，优越的催化性能可归因于（400）晶面有利于形成反应中间体*C6H5OCH3和*C6H4OCH3，从而有效促进E-ACR过程。研究结果为E-ACR催化剂的设计方式提供了新的思路。 3.协同理论指导下Fe2O3纳米材料的研究：依据表面修饰、协同效应等一系列改性策略，通过水热和高温煅烧法实现Fe2O3掺杂不同含量的过渡金属材料（锰、铬、铜、钴、铋、锌）。经过对比择优，铜掺杂的氧化铁材料性能提升明显，在2.4V时CudopedFe2O3amp;nbsp;NPs具有最佳ANI转化为4-CANI的法拉第效率（57%），且在电流密度为5.5mAcm-2下可稳定运行24h。实验结果表明，在Fe2O3纳米颗粒中引入Cu后两种金属的协同作用调控了催化剂表面活性位点的电子分布，有利于ANI电催化转化成4-CANI，进而获得催化剂组成结构等参数对电子的产生、分离与迁移性质的影响规律，归纳出电催化效率提升的原因。 收起