纳米磁子的可控构筑及其液相催化性能研究

Mass transportation plays a very important role in liquid-phase catalysis, in which mechanical or magnetic stirrer is usually added to enhance the catalytic reaction rates. However, on one hand, these common stirrers will destroy the structure of catalysts due to the strong shear force, result in significantly decreasement of recyclability; on other hand, these stirrers cannot be used in microemulsion or microdroplets. This project proposes through nanometer-sized magnetic stirrers to solve the above problems. The two key scientific issues are controllable synthesis of nanometer-sized magnetic stirrers and regulation of the catalytic sites. We will first focus on the controllable synthesis of nanometer-sized magnetic stirrers with different kinds and structure; and then combine with catalytic active sites on the nanometer-sized magnetic stirrers. With advantages of effective stirring and low shear force of nanometer-sized magnetic stirrers under external magnet in liquid-phase, we will investigate their catalytic properties in macro-solution phase and microemulsion or microdroplets. We will also investigate their applications as nanometer-sized magnetic stirrers instead of common stirrers in protecting structure stability of those frangible nanostructured catalysts.

传质在液相催化反应中起着非常重要的作用，通常反应体系中采取机械或磁子搅拌以提高催化反应速率。然而，这些常规搅拌一方面剪切力大，容易破坏催化剂结构，导致催化循环稳定性显著下降；另一方面，在诸如微乳液或微液滴液相反应体系中，常规搅拌方式无法使用。本项目针对上述问题，提出纳米磁子这一核心思想，围绕纳米磁子的可控构筑和催化位点的复合调控两个关键科学问题开展研究。以纳米磁子的可控构筑为出发点，发展不同结构和类型的纳米磁子的制备方法；在此基础上，调控催化活性中心，构筑纳米磁子催化剂；利用纳米磁子在外磁场驱动下对液相反应体系高效搅拌和剪切力小等特点，研究纳米磁子催化剂在溶液相和微乳液或微液滴中的高效催化反应；以及用纳米磁子替代常规磁子，研究其在保护脆弱纳米结构催化剂的结构稳定性中的应用。

传质在液相催化反应中起着非常重要的作用，通常反应体系中采取机械或磁子搅拌以提高催化反应速率。然而，这些常规搅拌一方面剪切力大，容易破坏催化剂结构，导致催化循环稳定性显著下降；另一方面，在诸如微乳液或微液滴液相反应体系中，常规搅拌方式无法使用。本项目针对上述问题，提出纳米磁子这一核心思想，围绕纳米磁子的可控构筑和催化位点的复合调控两个关键科学问题开展研究。以纳米磁子的可控构筑为出发点，发展了梭形、一维管状和天然趋磁细菌三类纳米磁子；在此基础上，成功构筑复合纳米磁子催化剂；利用纳米磁子在外磁场驱动下对液相反应体系高效搅拌和剪切力小等特点，实现了纳米磁子催化剂在微乳液中的高效催化反应，以及替代常规磁子，可以有效的保护脆弱纳米结构催化剂结构稳定。项目执行期间，共发表SCI论文19篇，主要发表在Chem. Sci., Chem. Commun., Chem. Asian J., Sci. Bull.等国际期刊上。其中，2篇次被选为期刊的内封面，2篇次被选为VIP/hot paper论文，1篇次被Chemistry world进行highlight报导。