核壳结构磁性纳米颗粒负载的杂多酸离子液体：设计及其催化应用

开发新型的催化体系，研究高效、清洁的反应分离方法是具有重要理论价值和实际意义的课题。本项目以核壳结构的纳米磁性颗粒（SiO2@Fe3O4）作为载体，经氢键相互作用固载离子液体，再进一步通过阴离子交换过程，以静电相互作用固定杂多阴离子活性组份，构建新型磁控型离子液体催化剂。本项目的目标是将设计的磁性杂多酸离子液体催化剂应用于烯烃环氧化反应，并针对环氧化反应中催化剂与产物分离困难的问题，实现纳米催化剂的磁性分离和循环利用。在此基础上，研究不同功能化离子液体和纳米磁性颗粒之间氢键相互作用的机制，进一步认识磁性纳米颗粒表面上离子液体阳离子与杂多阴离子间的静电相互作用规律，这对于阐明磁控型纳米催化剂中影响环氧化活性的主要因素，揭示磁性纳米颗粒催化环氧化作用机制具有重要的科学意义，为开拓此类体系在催化领域内的新应用提供可借鉴的有效途径。

本项目以研究新型的磁分离催化体系为目的，研究磁性载体负载离子液体活性组分或者杂多酸盐的制备规律，探讨了结构与催化剂性能之间的关联，为磁性分离催化剂的设计通提供了新的思路和途径。.首先本项目以核壳结构的纳米磁性颗粒（SiO2@Fe3O4）作为载体，经共价键或者氢键相互作用固载了不同的离子液体，再进一步通过阴离子交换过程，以静电相互作用固定杂多阴离子活性组份，构建了新型磁控型离子液体催化剂。并将制备的的磁性杂多酸离子液体催化剂应用于烯烃环氧化反应，并针对环氧化反应中催化剂与产物分离困难的问题，实现了纳米催化剂的磁性分离和循环利用。催化剂经过详细的表征以及活性研究表明：共价键或者是氢键固定的离子液体催化剂均表现出优异的催化活性，而氢键结合的离子液体催化剂具有更为杰出的循环使用性能，催化剂活性组分流失量更低。.与此同时，我们还对离子液体的的物理化学性质做了详细的探讨，通过核磁共振技术（NMR）考察了一系列咪唑离子液体中H质子化学位移的区别，以及在不同的氘代溶剂中，咪唑环上H–D交换的难易程度；同时通过红外光谱（FT–IR）研究了离子液体咪唑环上C–H振动峰的相对位移,最后又利用离子液体与染料作用力的不同，以紫外光谱（UV–vis）最大吸收波长的相对位移探测离子液体内阴阳离子间的氢键,以期理解离子液体分子内氢键的形成规律和作用强度。这些结果对于理解氢键结合的磁性催化剂具有启发意义。.最后，在以上研究的基础上，我们又以水滑石包覆的磁性颗粒为催化剂载体，以水滑石层间的静电相互作用固定了多种杂多酸阴离子，在温和条件下进行环氧化反应，初步研究表明：磁性水滑石催化剂具有磁分离特征，而且在循环反应中，催化剂环氧化活性以及选择性能够维持在较高的水平。.总之，通过本项目三年的探索和研究，我们已经认识了磁性纳米颗粒表面上离子液体阳离子与杂多阴离子间的静电相互作用规律，以及影响环氧化活性的主要因素，揭示了磁性纳米颗粒催化环氧化的作用机制，为磁性颗粒负载的离子液体催化剂的新应用提供可借鉴的有效途径，同时也对其它固定杂多阴离子活性物种的途径进行了探索。