形狀記憶聚合物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、合成及其可控催化性能研究.pdf

1、催化劑在合成工業(yè)中有著極其重要的地位。納米級(jí)別的金屬粒子由于具有極高的比表面積，作為催化反應(yīng)的活性組分有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。然而，裸露的金屬納米粒子在催化過(guò)程中（特別是液相催化）易因團(tuán)聚而失去催化活性。傳統(tǒng)的負(fù)載型納米催化劑盡管能在一定程度上克服金屬納米粒子的團(tuán)聚問(wèn)題，但由于載體本身性能的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)催化過(guò)程的控制。因此，設(shè)計(jì)、合成新型金屬納米粒子催化劑載體并且對(duì)催化反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)成為近年來(lái)科研工作者努力的目標(biāo)。以PNIPAm

2、(聚N-異丙基丙烯酰胺)為載體、金屬納米粒子為活性組分的智能聚合物反應(yīng)器的制備，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)開(kāi)創(chuàng)了條件。然而，受智能材料取材的限制，這并不能滿足化學(xué)反應(yīng)多樣性的要求，給聚合物反應(yīng)器的實(shí)際應(yīng)用造成了明顯障礙；在催化反應(yīng)過(guò)程中，測(cè)定催化作用的同時(shí)要獲得PNIPAm的親水/疏水性變化存在較大困難，將導(dǎo)致操作過(guò)程復(fù)雜性的增加；此外，在實(shí)現(xiàn)對(duì)底物的選擇催化方面也存在嚴(yán)重不足。本研究通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)方法，從而上克服了之前研究中存在的不足之處。

3、>　　本文首先開(kāi)發(fā)了一種具有溫敏性催化性質(zhì)的形狀記憶聚合物反應(yīng)器。該反應(yīng)器是以丙烯酸和反式2-壬烯酸形成的具有“形狀記憶”功能的共聚物作為載體、金屬鎳納米粒子作為活性組分。該反應(yīng)器依靠分子鏈的流動(dòng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)“開(kāi)/關(guān)”作用。在一個(gè)相對(duì)較低的溫度下，由于分子側(cè)鏈“凍結(jié)”阻礙了底物接觸包封的金屬納米粒子，達(dá)到了“關(guān)”的效果，此時(shí)表現(xiàn)出較低的催化效率。相反，在一個(gè)相對(duì)較高的溫度下，分子鏈流動(dòng)性顯著增強(qiáng)，使得底物能夠接觸聚合物反應(yīng)器內(nèi)包封的金屬納米

4、粒子，實(shí)現(xiàn)了“開(kāi)”的效果，表現(xiàn)出高的催化作用。以這樣的方式，這種聚合物反應(yīng)器表現(xiàn)出溫度控制的“開(kāi)/關(guān)”作用。此外引入分子印跡技術(shù)，設(shè)計(jì)合成了一種具有獨(dú)特的選擇性催化性質(zhì)的形狀記憶聚合物反應(yīng)器，在一個(gè)相對(duì)較低的溫度下，該聚合物反應(yīng)器的催化作用具有選擇性，相反，在一個(gè)相對(duì)較高的溫度下，該聚合物反應(yīng)器的催化作用不具有選擇性。該聚合物反應(yīng)器以對(duì)硝基苯甲醇為模板，丙烯酸和10-羥基-2-癸烯酸形成的具有“形狀記憶”功能的聚合物作為載體，銀納米粒子

5、作為活性組分。與第一個(gè)實(shí)驗(yàn)類似，該聚合物反應(yīng)器依靠分子鏈的流動(dòng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)聚合物反應(yīng)器的“開(kāi)/關(guān)”。在此基礎(chǔ)之上，該實(shí)驗(yàn)巧妙的引入分子印跡技術(shù)，即在相對(duì)較低的溫度下引入并洗脫模板，從而使得該聚合物反應(yīng)器在相對(duì)較低溫度下對(duì)模板分子有著特異性識(shí)別功能，進(jìn)而使得反應(yīng)器對(duì)模板分子的催化作用具有選擇性。具體來(lái)講，在一個(gè)相對(duì)較低的溫度下，分子側(cè)鏈“凍結(jié)”,聚合物反應(yīng)器達(dá)到了“關(guān)”的效果，此時(shí)聚合物反應(yīng)器中留有能夠特異性識(shí)別模板分子的空腔，從而使得反應(yīng)器