帶有光敏分子開關(guān)的智能納米反應(yīng)器的合成及可控催化性能研究.pdf

1、隨著催化劑的廣泛使用和現(xiàn)代催化技術(shù)的不斷發(fā)展，活性高、穩(wěn)定性和選擇性好、使用壽命長的催化劑的設(shè)計(jì)和合成成為當(dāng)前催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。金屬納米粒子具有良好的催化作用，但同時又有易團(tuán)聚、易失活的缺陷，故在使用時通常將其負(fù)載在適當(dāng)載體上。介孔氧化硅的納米孔道不但為金屬納米粒子的原位生成提供了有利條件，而且也為最終的催化反應(yīng)提供了一個限域場所，所以近年來常被作為催化劑載體來制備納米反應(yīng)器。目前，智能納米反應(yīng)器主要分為溫敏型、pH敏感型和光敏感

2、型等。其中，光敏感型納米反應(yīng)器因其無毒且在安全性、可控性和便利性等特性引起了研究者的關(guān)注。在外界光刺激作用下，偶氮苯基團(tuán)(Azo)可以發(fā)生順反異構(gòu)，從而與環(huán)糊精(CD)發(fā)生可逆的復(fù)合(430nm)與解復(fù)合(365nm)過程。根據(jù)以上特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)利用光波信號來控制催化反應(yīng)的目的，我們選擇Azo基團(tuán)和α-CD復(fù)合體系來做光敏分子開關(guān)。本文利用Ag納米粒子作為催化劑，含有Azo/α-CD光敏分子開關(guān)的介孔氧化硅(MS)材料為催化劑載體，制備了

3、帶有光敏分子開關(guān)的智能納米反應(yīng)器Ag@MS-Azo/α-CD。
　　第一部分，我們制備出含有Azo光敏基團(tuán)的納米反應(yīng)器，該反應(yīng)器由Ag納米粒子和帶有Azo光敏基團(tuán)的MCM-41型介孔氧化硅材料制備而成。首先我們利用傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、N2吸附脫附和掃描電鏡對其形貌和組分進(jìn)行表征。利用透射電鏡、X-射線衍射(XRD)和X射線熒光光譜分析(XRF)來分析MS的孔道內(nèi)包覆的Ag納米粒子的粒徑和含量。接著利用綜合熱(TG-DSC

4、)分析和元素分析來計(jì)算Ag@MS-Azo中各基團(tuán)的接枝率。
　　最后，我們利用高壓汞燈為光源，用紫外可見光分度計(jì)來表征納米反應(yīng)器表面的光敏基團(tuán)的可逆光異構(gòu)效應(yīng)，結(jié)果證明Azo接枝到MS后仍具有高效可逆光異構(gòu)效應(yīng)。以上的表征和測試，證明了實(shí)驗(yàn)成功地制備了帶有光敏基團(tuán)的納米反應(yīng)器Ag@MS-Azo。
　　第二部分我們將Azo/α-CD復(fù)合體系引入MS表面，構(gòu)建出一種帶有光敏分子開關(guān)的智能納米反應(yīng)器Ag@MS-Azo/α-CD。利

5、用高壓汞燈為光源，通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)來探索Ag@MS-Azo/α-CD的通道“開/關(guān)”作用，利用紫外可見光分度計(jì)來表征其可控催化性能。結(jié)果表明，λ=430nm時，α-CD與Azo形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，MS孔道表面被環(huán)糊精分子覆蓋，反應(yīng)物無法進(jìn)入孔道與Ag納米粒子接觸，催化效率較低；當(dāng)λ=365nm時，Azo基團(tuán)與環(huán)糊精空腔解除復(fù)合，此時反應(yīng)物可順利進(jìn)入孔道，催化效率提高。
　　因此，在外界不同波長光波照射下，利用Azo/α-CD分子開關(guān)，來對