高分子胶体支载金属催化剂的合成及其性质研究

摘要

本论文介绍了高分子支载催化剂的发展和到目前为止高分子支载催化剂的基本种类。此外，对高分子胶体支载的金属催化剂的合成及性质进行了研究。 与传统均相催化剂相比，高分子胶体催化剂不但有较高的催化活性，而且可回收性能也有了改善，但是，它的重复使用的性能与传统非均相催化剂相比，还存在着很大的不足，影响了它在工业中的应用。我们在催化剂既要“保持高效”又要“易于回收”两个前提下，制备出了两种高分子胶体支载的金属催化剂，并在本文中做出详细介绍。 首先是利用环境响应的热敏性聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PGMA-co-PNIPAM)水凝胶支载金纳米粒子，得到了一种高分子水凝胶支载的金催化剂。这种：PGMA-co-PNIPAM水凝胶载体具有核．壳结构，被小分子交联剂交联的PGMA片段主要集中于凝胶的内部，形成核，而热敏的PNIPAM片段主要集中在凝胶外部，形成壳。这种催化剂的催化性能可受PNlPAM片段的溶解性调控，因此是一种“智能催化剂”。这种热敏的智能催化剂的最低临界温度为50℃，在温度低于最低临界温度时，PNIPAM片段是可溶的，反应物和金催化剂接触良好，且催化剂均匀分散在反应体系中，表现出良好的催化活性；当温度高于最低临界温度时，PNIPAM片段塌缩，阻碍了反应物和金催化剂的接触，且催化剂会在反应体系中迅速沉淀下来，催化活性大大下降，这时易于将催化剂和反应体系分离。此外，这种热敏变化还是一个可逆过程，当温度降低到最低临界温度之下时，这种智能催化剂又会回到初始状态，而且依然保持很高的催化活性。 本文还介绍了一种易回收的PS-b-P4VP胶束催化剂。普通的共聚物胶束催化剂有着较高的催化活性，但由于粒径较小等原因使得它的可回收利用性能较差。因此我们将PS-b-P4VP胶束支载在比它粒径大一个数量级的具有核．壳结构的PS-co-PMAA高分子微球上，从而来提高其回收性能。支载PS-b-P4VP胶束的驱动力来源于P4VP中吡啶基团和PMAA中羧酸基团的相互作用，这种作用使得P4VP嵌段与PMAA片段之间发生交联，得到具有二级结构、外形呈草莓状的胶体，并用这种胶体粒子负载钯催化剂。我们以Suzuki反应为模型反应分别对支载前的胶束催化剂和支载后的胶束催化剂进行催化活性、可回收性等方面的实验研究，结果证明，将胶束催化剂支载在高分子微球上，不仅保持了胶束催化剂较高的催化活性，而且大大改善了胶束催化剂的可回收性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第一节用于支载催化剂的高分子载体

1.1.1交联聚合物树脂载体

1.1.2可溶性高分子载体

第二节高分子支载催化剂的广泛应用

1.2.1高分子支载的相转移催化剂(PTC)

1.2.2高分子支载的氧化催化剂

1.2.3高分子支载的酸、碱催化剂

1.2.4高分子支载的手性催化剂

1.2.5高分子支载的金属催化剂

第三节高分子胶体支载的催化剂

第四节选题的目的和意义

参考文献

第二章热敏水凝胶支载的“智能”金纳米催化剂的制备及其性质研究

第一节实验部分

2.1.1实验试剂

2.1.2 PGMA-co-PNIPAM无规共聚物的制备

2.1.3高分子水凝胶的制备

2.1.4高分子水凝胶支载的金催化剂的制备

2.1.5核磁与红外表征

2.1.6动态光散射测试

2.1.7透射电镜样品的制备

2.1.8高分子水凝胶的热敏性质表征

2.1.9高分子水凝胶支载的金催化剂催化作用下的4-硝基苯酚的还原

第二节结果与讨论

2.2.1无规共聚物的合成及表征

2.2.2高分子凝胶的表征结果

2.2.3高分子水凝胶支载的金催化剂的表征

2.2.4热敏的水凝胶支载金催化剂的催化性能

第三节本章结论

参考文献

第三章易回收的PS-b-P4VP胶束负载的钯催化剂的制备及其性质研究

第一节实验部分

3.1.1实验试剂

3.1.2 PS-b-P4VP胶束支载催化剂的制备(催化剂Ⅰ)

3.1.3草莓状胶体支载的钯催化剂的制备(催化剂Ⅱ)

3.1.4透射电镜样品的制备

3.1.5红外样品的制备

3.1.6 Suzuki反应

3.1.7催化剂的回收和重复使用

第二节结果与讨论

3.2.1 PS-b-P4VP胶束、PS-co-PMAA微球、草莓状胶体的表征

3.2.2 PS-b-P4VP胶束支载钯催化剂和草莓状胶体支载钯催化剂的表征

3.2.3催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ催化活性的研究

3.2.3催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的回收实验

第三节本章结论

参考文献

致谢

个人简历·在学期间发表的学术论文与研究成果