發(fā)布時間：2017-09-22 01:30

  本文關鍵詞：巰基功能化有序介孔高分子材料的制備及其應用的研究

  更多相關文章： 巰基功能化高分子材料 有序介孔結構 環(huán)境友好催化 重金屬離子吸附 介孔納米小球

【摘要】：近年來,有序介孔酚醛樹脂(MPs)因其具有比表面積大,孔徑可調(diào),耐堿性,疏水性,成本低等優(yōu)點受到科學家們廣泛的關注。在介孔酚醛樹脂材料上修飾如氨基、羧基、巰基、羥基、三苯基膦等官能團,可以拓展其在物理、化學、生物、醫(yī)藥、環(huán)境、材料等領域中的應用,其中巰基功能化材料,有著較為廣泛的用途。一方面,巰基可以與Pt、Au、Ru等貴金屬作用,可以很好地固載金屬納米粒子,如金納米粒子,可以制備成負載型金納米催化劑,催化硅烷氧化、炔烴水合等有機反應等;另一方面,巰基可以用來絡合重金屬離子,尤其對軟酸型重金屬離子的吸附容量高,因此,巰基功能化材料可以用作吸附劑吸附重金屬離子;再者,巰基還可以被氧化成磺酸基,制備成磺酸基功能化固體酸催化劑,應用于有機合成反應中酯化反應、羰基加成反應等。采用物理混合法修飾的巰基易造成活性位脫落,且穩(wěn)定性差;采用后嫁接法修飾的巰基由于會堵塞孔道而導致性能降低;而采用共聚法,由于巰基共聚到載體骨架中,可使得活性位分布分散,不易造成孔道的堵塞�；谶@一思路,本論文主要從載體制備方法考察了不同催化劑在炔烴水合反應、硅烷水解和乙醇乙酸酯化等反應中的催化活性,以及巰基功能化材料對重金屬離子的吸附性能。本論文主要分為以下三部分:1.首先通過溶劑揮發(fā)誘導自組裝法(EISA)和共聚法,合成高度有序的巰基功能化介孔酚醛樹脂(SH-MPs);然后通過SH-MPs中的巰基與氯金酸原位發(fā)生氧化還原作用,一方面,巰基將氯金酸中金還原成金納米粒子,原位固載在未參與反應的巰基上,解決了負載型金納米催化劑在催化反應中易流失的問題;另一方面,參與反應的巰基被氧化為磺酸基,提供反應中所需的酸催化活性中心,因此,制備的Au-SH/SO3H-MPs是一種雙功能催化劑。載體上的金納米粒子和磺酸基可以協(xié)同催化水相炔烴水合反應,并表現(xiàn)出較好的催化活性。同時,在硅烷水解反應中,與二氧化硅、水滑石等載體相比,該催化劑因具有較好的疏水性,有助于硅烷和金納米粒子的接觸,也展現(xiàn)出較好的催化性能。2.以非離子型表面活性劑F127作為結構導向劑,誘導甲醛和對羥基苯硫酚低聚物的自組裝,制備出高含量巰基功能化有序介孔高分子材料(SH-MPs-H)。一方面,SH-MPs-H材料本身由于具有豐富的巰基、規(guī)整的孔道和較大的比表面積被作為吸附劑應用于重金屬離子的吸附。與活性炭和介孔酚醛樹脂等吸附劑相比,SH-MPs-H表現(xiàn)出較好的吸附性能;另一方面,通過雙氧水將SH-MPs-H材料中的巰基氧化成磺酸基,制備出磺酸基功能化介孔酚醛樹脂酸催化劑(SO3H-MPs-H)。該催化劑在催化乙醇乙酸的酯化反應中表現(xiàn)出較好的催化活性;此外,SH-MPs-H也可以與氯金酸作用,制備成Au-SH/SO3H-MPs-H雙功能催化劑,并表現(xiàn)出較高的催化活性,這是由于SH-MPs-H上豐富的巰基使得相同質(zhì)量的催化劑上可以捕獲更多的金納米粒子,使得活性位之間的距離變小,提高劑催化劑的催化活性。3.采用水熱合成的方法合成出巰基功能化有序介孔納米小球(SH-MPN)。與SH-MPs相比,SH-MPN具有規(guī)整的形貌,粒徑約為150 nm,且有較短的孔道。當SH-MPN與氯金酸原位進行氧化還原反應,可制備成Au-SH/SO3H-MPN雙功能催化劑。該催化劑因具有較短的孔道,有助于反應分子和產(chǎn)物分子的傳質(zhì)和擴散,從而提高了其在水相炔烴水合反應中的催化性能。
【關鍵詞】：巰基功能化高分子材料 有序介孔結構 環(huán)境友好催化 重金屬離子吸附 介孔納米小球
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ323.1
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 第1章 前言9-27
• 1.1 綠色化學9-10
• 1.1.1 水介質(zhì)清潔催化有機反應9-10
• 1.1.2 非均相催化劑10
• 1.2 介孔材料的概述10-17
• 1.2.1 介孔材料的定義10-11
• 1.2.2 介孔材料的分類11-12
• 1.2.3 有序介孔高分子的合成方法12-15
• 1.2.4 有序介孔高分子材料的應用15-17
• 1.3 巰基功能化材料的合成方法及其應用17-25
• 1.3.1 巰基功能化材料的合成方法17-18
• 1.3.2 巰基功能化材料的應用18-25
• 1.4 論文的選題意義25-27
• 第2章 試劑和實驗方法27-32
• 2.1 試劑和藥品27-28
• 2.2 表征手段28-29
• 2.2.1 X-射線衍射（XRD）28
• 2.2.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）28
• 2.2.3 透射電子顯微鏡（TEM）28
• 2.2.4 紅外光譜（IR）28-29
• 2.2.5 X射線光電子能譜（XPS）29
• 2.2.6 N_2吸附-脫附等溫線的測定（BET）29
• 2.2.7 電感耦合等離子體光譜（ICP）29
• 2.2.8 元素分析儀（EA）29
• 2.3 催化劑的活性測試29-31
• 2.3.1 水相炔烴水合反應30
• 2.3.2 硅烷水解反應30
• 2.3.3 酯化反應30-31
• 2.4 催化劑的套用試驗31
• 2.5 吸附劑的吸附實驗31-32
• 第3章 Au-SH/SO_3H-MPs催化劑的制備及其性能研究32-47
• 3.1 引言32-33
• 3.2 催化劑的制備33-34
• 3.2.1 SH-MPs前驅液的制備33-34
• 3.2.2 SH-MPs有序介孔高分子聚合物的制備34
• 3.2.3 Au-SH/SO_3H-MPs雙功能催化劑的制備34
• 3.3 結果與討論34-46
• 3.3.1 不同樣品結構的表征34-40
• 3.3.2 催化劑制備條件的優(yōu)化40-42
• 3.3.3 催化劑的性能測試42-45
• 3.3.4 催化劑的套用實驗45-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第4章 高含量巰基功能化介孔材料的合成及其應用47-67
• 4.1 引言47-48
• 4.2 材料的制備48-49
• 4.2.1 SH-MPs-H材料的制備48
• 4.2.2 SO_3H-MPs-H催化劑的制備48-49
• 4.2.3 Au-SH/SO_3H-MPs-H催化劑的制備49
• 4.3 結果與討論49-65
• 4.3.1 不同樣品結構的表征49-54
• 4.3.2 SH-MPs-H吸附性能的測試54-63
• 4.3.3 SO_3H-MPs-H催化性能的測試63-64
• 4.3.4 Au-SH/SO_3H-MPs-H催化性能的測試64-65
• 4.4 本章小結65-67
• 第5章 短孔道SH-MPN催化劑的制備及其性能研究67-75
• 5.1 引言67
• 5.2 催化劑的制備67-69
• 5.2.1 SH-MPN的制備68-69
• 5.2.2 Au-SH/SO_3H-MPN的制備69
• 5.3 結果與討論69-73
• 5.3.1 催化劑結構的表征69-73
• 5.3.2 催化劑的活性測試73
• 5.4 本章小結73-75
• 第6章 總結與展望75-77
• 參考文獻77-84
• 致謝84-85
• 攻讀學位期間取得的研究成果85-86

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