本文關(guān)鍵詞：氨丙基型有機(jī)硅高分子微球的構(gòu)建和催化應(yīng)用

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【摘要】：氨丙基型有機(jī)硅高分子微球是由氨丙基硅氧烷修飾的復(fù)合微球,由于微球表面修飾了氨基,該材料可作為固體堿催化劑,還可以利用氨基活潑的化學(xué)性能,負(fù)載其他有機(jī)官能團(tuán)或貴金屬納米粒子,作為良好的催化劑載體。不同的內(nèi)核具有不同的性能,所制得的復(fù)合材料也具有對應(yīng)的特殊性能。本論文分別選用磁性四氧化三鐵微球和空心二氧化硅微球作為內(nèi)核,采用單一硅源氨基硅烷化對內(nèi)核表面進(jìn)行了修飾,主要研究了這兩種催化材料的制備過程,并對其形貌、結(jié)構(gòu)及表面氨基含量等進(jìn)行表征,最后選取Knoevenagel偶合反應(yīng)這一典型的酸堿催化反應(yīng)作為探針實(shí)驗(yàn),探索制備的催化材料在固體堿催化中的潛在應(yīng)用價(jià)值。.主要獲得以下研究成果：(1)制備得到了可磁性分離的Fe3O4@NH2微球,通過表征、探針反應(yīng)發(fā)現(xiàn)其作為固體堿具有較好的催化性能。具體研究內(nèi)容包括利用溶劑熱法制備了Fe304微球,并通過不斷探索,調(diào)節(jié)反應(yīng)條件優(yōu)化配比,制備了粒徑分布較為均勻的Fe304微球；創(chuàng)新地通過控制3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的水解縮合速率,完成其對內(nèi)核Fe3O4微球的單一硅源氨基硅烷化,制備出Fe3O4@NH2微球,并探索了不同硅源加入量對Fe3O4@NH2微球形貌的影響。利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱重分析技術(shù)(TGA)、紅外光譜分析(IR)、粉末X射線衍射儀(XRD)等表征手段對Fe3O4@NH2微球進(jìn)行表征,結(jié)果表明,Fe3O4@NH2微球是一種氨基活性位含量較高的固體堿催化劑,且具備較好的表面形貌。利用苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel反應(yīng)作為探針反應(yīng),通過紫外-可見光譜分析(UV-Vis)及氣相色譜(GC)監(jiān)測反應(yīng),并考察了反應(yīng)溫度、催化劑濃度、溶劑對催化反應(yīng)的影響,探索了催化材料的循環(huán)使用性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在乙醇作為溶劑時(shí),反應(yīng)溫度為60℃時(shí),固體堿催化劑Fe3O4@NH2加入量為5mo1%時(shí),GC監(jiān)測催化反應(yīng)在2小時(shí)達(dá)到97%(產(chǎn)物收率)。(2)制備得到了空心結(jié)構(gòu)的SiO2@NH2微球,經(jīng)過表征和探針反應(yīng),發(fā)現(xiàn)其具有較好的催化性能。具體研究內(nèi)容包括利用分散聚合法制備了粒徑分布均一的PS微球作為硬模板；利用溶膠-凝膠法制備了PS@SiO2復(fù)合微球,再通過溶劑萃取的方法去除硬模板PS微球,得到空心結(jié)構(gòu)的Si02微球；加入硅源APTES,引入氨基活性基團(tuán),制備了SiO2@NH2微球,并探索了改變APTES加入量對SiO2@NH2微球形貌及其氨基含量的影響。分別利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、紅外光譜分析(IR)、N2物理吸附-脫附測試儀(BET)、酸堿滴定法等表征手段對SiO2@NH2微球進(jìn)行表征,結(jié)果表明,SiO2@NH2微球是一種氨基活性位含量較高的固體堿催化劑,且發(fā)現(xiàn)其具備優(yōu)良的表面形貌和穩(wěn)定性。在材料的催化應(yīng)用方面,同樣選用苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel反應(yīng)作為探針反應(yīng),利用紫外-可見光譜分析(UV-Vis)及氣相色譜(GC)監(jiān)測反應(yīng),并考察了反應(yīng)溫度、催化劑濃度對催化反應(yīng)的影響,探究了催化反應(yīng)前后SiO2@NH2微球的形貌變化、催化材料的循環(huán)使用性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在乙醇作為溶劑時(shí),反應(yīng)溫度為80℃時(shí),催化劑SiO2@NH2微球加入量為5mol%時(shí),GC監(jiān)測催化反應(yīng)在0.5小時(shí)產(chǎn)物收率達(dá)到95%。
【關(guān)鍵詞】：氨丙基 固體堿 Knoevenagel偶合 四氧化三鐵
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O627.41;TQ317
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 前言14
• 1.2 聚氨丙基倍半硅氧烷微球的發(fā)展概述14-16
• 1.3 核-殼結(jié)構(gòu)聚氨丙基倍半硅氧烷微球的制備16-20
• 1.3.1 以無機(jī)物作為硬模板17-19
• 1.3.2 以高分子聚合物為硬模板19-20
• 1.4 固體堿催化Knoevenagel縮合反應(yīng)20-21
• 1.5 論文研究意義及研究內(nèi)容21-22
• 1.6 課題來源及項(xiàng)目資助22-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分23-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器24
• 2.3 表征分析方法24-26
• 2.3.1 掃描電鏡(SEM)分析24
• 2.3.2 透射電鏡(TEM)分析24-25
• 2.3.3 動態(tài)光散射粒徑分析(DLS)25
• 2.3.4 X射線衍射(XRD)25
• 2.3.5 熱分析(TGA)25
• 2.3.6 比表面分析(BET)25
• 2.3.7 紅外光譜(IR)25
• 2.3.8 紫外-可見光譜(UV-Vis)25-26
• 2.4 催化劑的活性評價(jià)26-27
• 第三章 核殼結(jié)構(gòu)Fe_3O_4@NH_2微球的構(gòu)建及催化應(yīng)用27-58
• 3.1 引言27
• 3.2 Fe_3O_4微球的可控制備27-35
• 3.2.1 醋酸鈉用量對Fe_3O_4微球形貌的影響27-30
• 3.2.2 醋酸銨用量對Fe_3O_4微球形貌的影響30-33
• 3.2.3 檸檬酸鈉用量對Fe_3O_4微球形貌的影響33-35
• 3.3 Fe_3O_4@NH_2微球的可控制備35-41
• 3.3.1 不同實(shí)驗(yàn)條件對Fe_3O_4@NH_2微球形貌的影響35-38
• 3.3.2 APTES加入量對Fe_3O_4@NH_2微球形貌的影響38-41
• 3.4 表征結(jié)果及分析41-46
• 3.4.1 形貌分析41-44
• 3.4.2 結(jié)構(gòu)分析44-46
• 3.4.3 酸堿滴定法測試Fe_3O_4@NH_2的堿度46
• 3.5 Fe_3O_4@NH_2微球催化苯甲醛、丙二腈的Knoevenagel縮合反應(yīng)46-56
• 3.5.1 紫外可見光光譜分析方法的建立47-49
• 3.5.2 氣相色譜分析方法的建立49-51
• 3.5.3 探究反應(yīng)溫度對收率的影響51-52
• 3.5.4 探究催化劑濃度對收率的影響52-53
• 3.5.5 探究溶劑對收率的影響53-54
• 3.5.6 探究循環(huán)使用次數(shù)對收率的影響54-56
• 3.6 小結(jié)56-58
• 第四章 空心結(jié)構(gòu)氨丙基聚倍半硅氧烷微球的構(gòu)建及應(yīng)用58-77
• 4.1 引言58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容58-59
• 4.2.1 聚苯乙烯微球的可控制備58
• 4.2.2 PS@SiO_2復(fù)合微球的可控制備58-59
• 4.2.3 SiO_2空心球的可控制備59
• 4.2.4 空心結(jié)構(gòu)氨丙基聚倍半硅氧烷微球的可控制備59
• 4.3 表征結(jié)果分析59-71
• 4.3.1 掃描電鏡分析59-62
• 4.3.2 動態(tài)光散射分析62
• 4.3.3 紅外光譜分析62-65
• 4.3.4 透射電鏡分析65-66
• 4.3.5 BET分析66-68
• 4.3.6 酸堿滴定法測試SiO_2@NH_2的堿度68
• 4.3.7 不同堿源量對氨丙基聚倍半硅氧烷空心球的影響68-71
• 4.4 SiO_2@NH_2催化苯甲醛、丙二腈的Knoevenagel縮合反應(yīng)71-75
• 4.4.1 催化反應(yīng)分析檢測方法的建立71
• 4.4.2 探究反應(yīng)溫度對收率的影響71-72
• 4.4.3 探究催化劑濃度對收率的影響72-73
• 4.4.4 催化劑的循環(huán)使用性能試驗(yàn)73-75
• 4.5 小結(jié)75-77
• 結(jié)論與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文84-86
• 致謝86

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本文編號：676745