功能分子印迹聚合物催化剂的设计、合成及自控制催化作用研究

摘要

催化是现代化学工业的基石，分子印迹及其高选择性催化作用是当前催化技术取得的最重要进展之一。然而，催化的实际应用通常涉及多步骤反应及选择性可调的催化作用过程，现有印迹聚合物及催化剂无法迎合这一时代发展的需求。本文从分子设计着手，迎合这一挑战，发展出可分别进行连续催化的分子印迹催化剂及选择性可调的分子印迹催化剂。
　　本研究将金属纳米粒子与功能分子印迹聚合物结合起来，制备出了可连续催化水解和还原的分子印迹催化剂。研究以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（磺酸根为酸性活性中心）为功能单体，以对硝基苯酚及双（对硝基苯酚）碳酸酯为双模板，以Au纳米粒子为金属活性中心，制得了可连续催化的分子印迹催化剂。其酸中心则允许双（对硝基苯酚）碳酸酯进行水解，其金属中心则允许后续还原得以进行，由此实现了连续的催化作用。同时，由于载体为分子印迹聚合物，故合成的催化剂不仅具有连续催化的功能，而且具有高选择性的特性。为了克服当前分子印迹研究中选择性可调的困境，以9-癸烯酸为功能单体，以对羟基苯甲醛为模板分子，以Ag纳米粒子为金属活性中心制备出了选择性可调的分子印迹催化剂。其中，9-癸烯酸中的链结构为合成的分子印迹催化剂构筑了可流动分子链，从而对底物通道构成调制作用。低温条件下，合成聚合物中的分子链被冻结，故合成的印迹聚合物对特异性底物对羟基苯甲醛具有分子识别的能力，允许其抵近Ag纳米粒子，从而使催化成为可能；反之，高温条件下，印迹聚合物内分子链热运动的加强，造成了印迹聚合物中的识别位点被破坏，合成的印迹聚合物对特异性底物分子识别能力无法体现，选择性下降，故其对特异性底物的还原与对底物类似物的还原作用基本相似，无选择性差别。从而，以这种独特的方式，合成的印迹聚合物催化剂呈现出选择性/非选择性-可调节的催化特性。

目录

声明

第一章绪论

1.1 引言

1.2分子印迹聚合物的合成

1.2.1原料的选择

1.2.2聚合方法的选择

1.3 分子印迹聚合物的应用

1.3.1 分离分析

1.3.2 传感器

1.3.3 药物控释

1.3.4模拟酶催化

1.4 分子印迹催化剂

1.5 分子印迹催化剂存在的问题

1.6 本课题研究的目的及意义

1.7 本课题研究的内容

第二章连续反应分子印迹催化剂的设计及连续催化作用

2.1引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验药品

2.2.2 实验仪器

2.2.3 连续反应分子印迹催化剂的制备

2.2.4 连续反应分子印迹催化剂的表征

2.3 结果与表征

2.3.1 FTIR的表征

2.3.2 SPR的表征

2.3.3 TEM的表征

2.3.4 SEM及EDS的表征

2.3.5 BET表征

2.3.6 程序升温脱附（TPD）

2.3.7 印迹催化剂与底物的相互作用

2.3.8 连续催化性能分析

2.4 小结

第三章 选择性/非选择-可调的分子印迹催化剂的设计及选择性换向催化作用

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品

3.2.2 实验仪器

3.2.3 选择性/非选择性-可调的分子印迹纳米催化剂的制备

3.2.4 选择性/非选择性-可调的分子印迹催化剂的表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 FTIR的表征

3.3.2 TEM的表征

3.3.3 SEM及EDS的表征

3.3.4 分子印迹催化剂与底物的相互作用（TPD测试）

3.3.5 DLS的表征

3.3.6 动态相互作用和可调节通道

3.3.7 催化和可调节选择性

3.4 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

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