形狀記憶聚合物反應器的設(shè)計、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。納米級別的金屬粒子由于具有極高的比表面積，作為催化反應的活性組分有著無可比擬的優(yōu)勢。然而，裸露的金屬納米粒子在催化過程中（特別是液相催化）易因團聚而失去催化活性。傳統(tǒng)的負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聚問題，但由于載體本身性能的限制，無法實現(xiàn)對催化過程的控制。因此，設(shè)計、合成新型金屬納米粒子催化劑載體并且對催化反應過程進行控制和調(diào)節(jié)成為近年來科研工作者努力的目標。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器的制備，為實現(xiàn)這一目標開創(chuàng)了條件。然而，受智能材料取材的限制，這并不能滿足化學反應多樣性的要求，給聚合物反應器的實際應用造成了明顯障礙；在催化反應過程中，測定催化作用的同時要獲得PNIPAm的親水/疏水性變化存在較大困難，將導致操作過程復雜性的增加；此外，在實現(xiàn)對底物的選擇催化方面也存在嚴重不足。本研究通過巧妙的設(shè)計方法，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器。該反應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。該反應器依靠分子鏈的流動性來實現(xiàn)“開/關(guān)”作用。在一個相對較低的溫度下，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，達到了“關(guān)”的效果，此時表現(xiàn)出較低的催化效率。相反，在一個相對較高的溫度下，分子鏈流動性顯著增強，使得底物能夠接觸聚合物反應器內(nèi)包封的金屬納米

4、粒子，實現(xiàn)了“開”的效果，表現(xiàn)出高的催化作用。以這樣的方式，這種聚合物反應器表現(xiàn)出溫度控制的“開/關(guān)”作用。此外引入分子印跡技術(shù)，設(shè)計合成了一種具有獨特的選擇性催化性質(zhì)的形狀記憶聚合物反應器，在一個相對較低的溫度下，該聚合物反應器的催化作用具有選擇性，相反，在一個相對較高的溫度下，該聚合物反應器的催化作用不具有選擇性。該聚合物反應器以對硝基苯甲醇為模板，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。與第一個實驗類似，該聚合物反應器依靠分子鏈的流動性來實現(xiàn)聚合物反應器的“開/關(guān)”。在此基礎(chǔ)之上，該實驗巧妙的引入分子印跡技術(shù)，即在相對較低的溫度下引入并洗脫模板，從而使得該聚合物反應器在相對較低溫度下對模板分子有著特異性識別功能，進而使得反應器對模板分子的催化作用具有選擇性。具體來講，在一個相對較低的溫度下，分子側(cè)鏈“凍結(jié)”,聚合物反應器達到了“關(guān)”的效果，此時聚合物反應器中留有能夠特異性識別模板分子的空腔，從而使得反應器