氟功能化介孔硅胶稳定纳米金属及催化研究

For supported noble metal nanoparticle catalyst, it is a challenge to avoiding aggregation of particles and its activity. With the combination the advantages of mesoporous material and fluorous silica gel, in this proposal, fluorous functionalized mesoporous silica would be synthesized and used as support for the purpose to solve the problems such as aggregation, deactivation and reusability. Fluorous functionalized mesoporous silica is synthesized by the co-condensation of tetraalkoxysilane and fluoro-functionalized alkoxysilane precursors using a cationic fluorocarbon surfactant, or a traditional hydrocarbon surfactant as templates. Pore structure is controlled with different reaction condition, design and synthesize fluorous ligand to stabilize noble nanoparticles, prepare fluorous functionalized mesoporous silica supported nanoparticle catalyst such as Au and Pd, which could be use in C-H activation, study the relationship among fluorous functionalized mesoporous silica, structure of fluorous ligands, activity and life of catalyst. This kind of catalyst with the advantages such as well disperse, small diameter, good activity and selectivity, also could used under mild condition. The work of this proposal have important meaning in the development of functionalized mesoporous material and give a new way to increase the stability of supported nanoparticle catalysts.

对于负载贵金属纳米催化剂，避免金属颗粒团聚，提高其稳定性是一个挑战。项目结合介孔材料作为催化剂载体的优势和氟硅胶的特点，制备氟功能化的介孔硅胶，以其为载体制备负载贵金属纳米粒子催化剂来催化有机合成单元反应，以期解决贵金属纳米粒子催化剂团聚、失活、以及常规氟硅胶结构不可控的问题。项目以含不同氟尾的硅源与四乙氧基硅烷为原料，以含氟表面活性剂为模板剂，进行共缩合制备氟功能化介孔硅胶，通过不同氟尾和合成条件对氟功能化的介孔硅胶结构进行调控；设计合成可用于稳定贵金属纳米颗粒的含氟配体；制备用于催化碳氢活化反应的氟功能化介孔硅胶负载的纳米Au和Pd催化剂，探讨氟功能化介孔硅胶结构和氟含量、含氟配体的结构对催化剂性能的影响。氟功能化介孔硅胶负载的贵金属纳米催化剂粒子分散均匀，粒径小，催化活性和选择性高，该催化剂可以在温和条件下使用。课题的研究对发展功能化介孔材料、解决负载纳米催化剂的稳定性具有积极意义。

对于负载贵金属纳米催化剂，避免金属颗粒团聚，提高其稳定性是一个挑战。项目结合介孔材料作为催化剂载体的优势和氟硅胶的特点，制备氟功能化的介孔硅胶，以其为载体制备负载贵金属纳米粒子催化剂来催化有机合成单元反应，以期解决贵金属纳米粒子催化剂团聚、失活、以及常规氟硅胶结构不可控的问题。项目突破了含氟烷基硫化技术和含氟砌块技术等材料的含氟功能化技术，建立表面活性剂模板法调控合成氟功能化介孔硅胶的方法，探明了氟功能化介孔硅胶回收纳米金属催化剂的规律，为解决贵金属粒子催化剂循环使用和材料的含氟功能化提供一个新的途径。.在项目的资助下，申请者以第一或通讯作者身份在“Angew. Chem. Int. Ed.”等期刊上发表SCI收录论文29篇（一区10篇，top期刊20篇），论文被引用452次，单篇最高80次。一篇论文入选“ESI-Hot Paper”， 一篇论文入选“High-Cited paper”，一篇入选“Org. Chem. Highlights 2017”，一篇入选“Organic Chemistry Portal”。获ACS PUBICATIONS AWARDS两次（2016和2017），获得2项授权专利，获江苏省科技进步奖三等奖1项（排名第一）（2015）。江苏省高校青蓝工程中青年学术带头人和江苏省“六大人才高峰”高层次人才。在项目的支撑下，立项国家自然科学基金面上等项目4项。培养中青年学术带头人1人，培养青年教师1人，培养3名博士，8名硕士。