帶有光敏分子開關的智能納米反應器的合成及可控催化性能研究.pdf

1、隨著催化劑的廣泛使用和現代催化技術的不斷發(fā)展，活性高、穩(wěn)定性和選擇性好、使用壽命長的催化劑的設計和合成成為當前催化領域的研究熱點之一。金屬納米粒子具有良好的催化作用，但同時又有易團聚、易失活的缺陷，故在使用時通常將其負載在適當載體上。介孔氧化硅的納米孔道不但為金屬納米粒子的原位生成提供了有利條件，而且也為最終的催化反應提供了一個限域場所，所以近年來常被作為催化劑載體來制備納米反應器。目前，智能納米反應器主要分為溫敏型、pH敏感型和光敏感

2、型等。其中，光敏感型納米反應器因其無毒且在安全性、可控性和便利性等特性引起了研究者的關注。在外界光刺激作用下，偶氮苯基團(Azo)可以發(fā)生順反異構，從而與環(huán)糊精(CD)發(fā)生可逆的復合(430nm)與解復合(365nm)過程。根據以上特點，為實現利用光波信號來控制催化反應的目的，我們選擇Azo基團和α-CD復合體系來做光敏分子開關。本文利用Ag納米粒子作為催化劑，含有Azo/α-CD光敏分子開關的介孔氧化硅(MS)材料為催化劑載體，制備了

3、帶有光敏分子開關的智能納米反應器Ag@MS-Azo/α-CD。
　　第一部分，我們制備出含有Azo光敏基團的納米反應器，該反應器由Ag納米粒子和帶有Azo光敏基團的MCM-41型介孔氧化硅材料制備而成。首先我們利用傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、N2吸附脫附和掃描電鏡對其形貌和組分進行表征。利用透射電鏡、X-射線衍射(XRD)和X射線熒光光譜分析(XRF)來分析MS的孔道內包覆的Ag納米粒子的粒徑和含量。接著利用綜合熱(TG-DSC

4、)分析和元素分析來計算Ag@MS-Azo中各基團的接枝率。
　　最后，我們利用高壓汞燈為光源，用紫外可見光分度計來表征納米反應器表面的光敏基團的可逆光異構效應，結果證明Azo接枝到MS后仍具有高效可逆光異構效應。以上的表征和測試，證明了實驗成功地制備了帶有光敏基團的納米反應器Ag@MS-Azo。
　　第二部分我們將Azo/α-CD復合體系引入MS表面，構建出一種帶有光敏分子開關的智能納米反應器Ag@MS-Azo/α-CD。利

5、用高壓汞燈為光源，通過電化學實驗來探索Ag@MS-Azo/α-CD的通道“開/關”作用，利用紫外可見光分度計來表征其可控催化性能。結果表明，λ=430nm時，α-CD與Azo形成復合結構，MS孔道表面被環(huán)糊精分子覆蓋，反應物無法進入孔道與Ag納米粒子接觸，催化效率較低；當λ=365nm時，Azo基團與環(huán)糊精空腔解除復合，此時反應物可順利進入孔道，催化效率提高。
　　因此，在外界不同波長光波照射下，利用Azo/α-CD分子開關，來對