智能聚合物反應(yīng)器的合成及可控催化性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代催化反應(yīng)技術(shù)的不斷發(fā)展，制備高效、穩(wěn)定的催化劑材料成為科研工作者努力的目標(biāo)。金屬納米粒子因其優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用在催化領(lǐng)域，但有易團(tuán)聚、易失活的缺陷。利用聚合物作為催化劑載體，不僅可以有效地避免金屬納米粒子的缺陷，還可以智能地控制催化反應(yīng)進(jìn)程。合成化學(xué)和智能材料的發(fā)展為制備新型催化劑載體提供了理論依據(jù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。本文利用具有形狀記憶功能的智能聚合物為催化劑載體，制備了溫敏形狀記憶聚合物反應(yīng)器和光敏形狀記憶聚合物反應(yīng)器。
　

2、　本文首先制備出具有溫敏形狀記憶效應(yīng)的聚合物反應(yīng)器，該反應(yīng)器由銀納米粒子和溫敏形狀記憶聚合物制備而成。聚合物載體為雙層凝膠結(jié)構(gòu)，包括溫敏相和固定相，溫敏相起改變形狀的作用，由包覆銀納米粒子的聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAm)組成，固定相起記憶初始形狀的作用，由聚丙烯酰胺(PAAM)組成。聚合物反應(yīng)器隨溫度的變化，表現(xiàn)出可逆的形狀記憶效應(yīng):當(dāng)升溫至高于溫敏相的最低臨界溶解溫度(LCST)時(shí)，溫敏相急劇疏水，聚合物內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)“關(guān)閉”，反應(yīng)器

3、發(fā)生卷曲成螺旋形，阻礙了銀粒子與催化底物的接觸，降低反應(yīng)速率;當(dāng)降溫至低于LCST時(shí)，溫敏相開始吸水，體積溶脹，在與固定相的共同作用下，反應(yīng)器的形狀恢復(fù)至初始形態(tài)，溫敏相聚合物通道“打開”，銀納米粒子容易與底物接觸，提高反應(yīng)速率。
　　將光敏形狀記憶聚合物與銀納米粒子結(jié)合，可制備具有光敏形狀記憶效應(yīng)的聚合物反應(yīng)器。一種肉桂酸系列的化合物-肉桂酸甲基丙烯酸羥乙酯(MCE)在經(jīng)特定波長的紫外光照射后，可以發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)，并表現(xiàn)出可逆的

4、光致交聯(lián)-解交聯(lián)效應(yīng)，可作為制備光敏聚合物的單體。本實(shí)驗(yàn)所制各的光敏形狀記憶聚合物反應(yīng)器具有雙層結(jié)構(gòu)，由光敏相和固定相組成，光敏相起改變形狀的作用，固定相起記憶初始形狀的作用。光敏相(P(MCE-co-AAm))由肉桂酸甲基丙酸羥乙酯(MCE)與丙烯酰胺(AAm)經(jīng)自由基聚合而成，銀粒子均勻分布在光敏相中，固定相由聚丙烯酰胺(PAAM)組成。該聚合物反應(yīng)器具有光致通道“開/關(guān)”效應(yīng):利用外力將反應(yīng)器預(yù)先固定至臨時(shí)形狀，經(jīng)λ＞260nm紫

5、外光照射后，由于聚合物側(cè)鏈發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)，使交聯(lián)度增加，因此撤銷外力時(shí)，形狀被固定，聚合物網(wǎng)絡(luò)處于“關(guān)閉”狀態(tài)，抑制底物與銀粒子接觸，降低反應(yīng)速率;當(dāng)再次將反應(yīng)器置于λ＜260nm紫外光照射后，光敏相聚合物側(cè)鏈分子的交聯(lián)點(diǎn)被解除，形狀向初始狀態(tài)恢復(fù)，光敏相聚合物通道重新被“打開”，促使底物與銀粒子接觸，增大反應(yīng)速率。
　　本文利用溫敏和光敏形狀記憶聚合物為催化劑載體，制備出具有通道“開/關(guān)”作用的新型催化反應(yīng)器。通過進(jìn)一步表征及測