智能聚合物反應(yīng)器：新原理催化劑的設(shè)計及自調(diào)制催化作用.pdf

1、實現(xiàn)對催化作用過程的控制與調(diào)節(jié)一直是科研工作者努力的目標(biāo)。以聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAm)載體/金屬納米活性組分為代表的智能聚合物反應(yīng)器的發(fā)展，為這一目標(biāo)的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。然而，受智能材料取材的限制，無法滿足化學(xué)反應(yīng)多樣性的要求，給聚合物反應(yīng)器的實際應(yīng)用造成了明顯障礙。此外，在催化反應(yīng)過程中，測定催化作用的同時要獲得PNIPAm的親水/疏水性變化存在較大困難，將導(dǎo)致操作過程復(fù)雜性的增加。本研究通過仿生設(shè)計方法，從根本上克服了這種現(xiàn)

2、狀。
　　受生物體自愈機能的啟發(fā)，本文以“自愈合”材料為載體，金屬納米粒子為活性組分，通過載體的自愈合行為，發(fā)展出具有“開/關(guān)”響應(yīng)性能的新原理聚合物反應(yīng)器。該反應(yīng)器選擇1-乙烯基咪唑(Ⅵ)和2-三氟甲基丙烯酸(TFMA)的共聚物作為智能載體，負載金屬鉑納米粒子，合成出的反應(yīng)器在低溫條件下，載體內(nèi)部自愈合作用造成聚合物通道的“關(guān)閉”，阻止底物接觸金屬活性組分，此時顯示出較低的催化效率。相反，在高溫下，聚合物反應(yīng)器表現(xiàn)出非常高的催化

3、活性，這是由于PVI和PTFMA之間存在的靜電作用被高溫所破壞，底物獲得了通往活性組分的通道，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的催化。以這種獨特的方式，成功的通過控制溫度，實現(xiàn)了智能聚合物反應(yīng)器的可控制、可調(diào)節(jié)的特性。不同于那些包含熱相變聚合物的傳統(tǒng)聚合物反應(yīng)器（如PNIPAm），這種聚合物反應(yīng)器具有超分子結(jié)構(gòu)單元的自愈合性質(zhì)。
　　此外，本文還開發(fā)了一種獨特的具有催化特性的形狀記憶聚合物反應(yīng)器。該反應(yīng)器以丙烯酸和十八烯酸形成的具有“形狀記憶”功能的

4、聚合物作為載體，鎳納米粒子作為活性組分。依靠分子鏈的流動性來實現(xiàn)聚合物反應(yīng)器的“開/關(guān)”。在一個相對較低的溫度(25℃)下，由于分子側(cè)鏈的疏水性抑制了底物接觸包封的金屬納米粒子，達到了“關(guān)”的效果，此時表現(xiàn)出較低的催化效率。相反，在一個相對較高的溫度(50℃)，分子鏈流動性顯著增強，使得底物能夠接觸聚合物反應(yīng)器內(nèi)包封的金屬納米粒子，實現(xiàn)了“開”的效果，顯示出很高的催化作用。以這種方式，該聚合物反應(yīng)器隨著溫度改變顯示出獨特的“開/關(guān)”作用