自分類聚合物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及分類催化作用.pdf

1、催化是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基石，實(shí)現(xiàn)可調(diào)制的催化作用過程是時(shí)代發(fā)展的迫切需求。以聚N-異丙基丙烯酰胺載體/金屬納米粒子活性組分為代表的聚合物反應(yīng)器及新概念催化劑的發(fā)展，為這一要求的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)催化作用過程涉及多組分反應(yīng)物及多步催化作用過程，常須控制反應(yīng)物按次序、自分類催化方向進(jìn)行反應(yīng)，以免不必要的副反應(yīng)行為?；诂F(xiàn)有報(bào)道，人們無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物按次序、自分類的催化作用，從而迫使人們發(fā)展更具普適性及更高智能聚合物反應(yīng)

2、器的新技術(shù)、新方法等。本研究圍繞聚合物反應(yīng)器—新概念催化劑的設(shè)計(jì)及合成并對(duì)分類催化作用進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，采用新的設(shè)計(jì)理念，將分級(jí)自組裝、分級(jí)作用域的概念引入新概念催化劑的設(shè)計(jì)與合成，發(fā)展出二種新型可分類催化作用的聚合物反應(yīng)器：
　　本文首先基于多組分自愈合相互作用機(jī)制，構(gòu)筑不同作用強(qiáng)度的三組分超分子共聚物（即聚1-乙烯基咪唑、聚2-三氟甲基丙烯酸和聚丙烯酰胺），以金屬納米粒子為活性組分，通過共聚物的分級(jí)響應(yīng)行為，誘導(dǎo)不同大小的

3、底物通道，從而發(fā)展出分類催化作用能力。在較低的溫度條件下，這些相互作用的存在，屏蔽了底物通往金屬納米粒子的通道，抑制了反應(yīng)器的催化作用；在中等溫度條件下，相對(duì)較弱的聚2-三氟甲基丙烯酸-聚丙烯酰胺相互作用遭到破壞，允許小分子底物獲得通往金屬納米粒子，反應(yīng)器呈現(xiàn)出對(duì)小分子底物較好的催化能力；在更高溫度條件下，更強(qiáng)的聚2-三氟甲基丙烯酸-聚1-乙烯基咪唑相互作用被破壞，反應(yīng)器對(duì)大分子底物也呈現(xiàn)出高反應(yīng)性。以這種方式，聚合物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了分類催

4、化的能力。此外，研究還將形狀記憶聚合物可逆相的概念引入聚合物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與合成，發(fā)展出流動(dòng)相分級(jí)作用域構(gòu)筑的分類聚合物反應(yīng)器。研究以聚2-辛烯酸、聚1-乙烯基咪唑和聚甲基丙烯酸三組分構(gòu)建分類催化響應(yīng)域，以金屬納米粒子為活性組分。在低溫條件下，由于三組分間的靜電作用及聚2-辛烯酸長(zhǎng)分子鏈運(yùn)動(dòng)的“凍結(jié)”，合成聚合物反應(yīng)器抑制了底物通往活性組分的通道，故合成聚合物反應(yīng)器沒有呈現(xiàn)出明顯的催化活性；在中等溫度下，聚合物間靜電作用的破壞，使親水性的