区域选择性功能化构建疏水核－亲水壳多孔氧化硅纳米球负载型催化剂用于水相催化反应

用水替代有机溶剂一直是绿色化学研究的重要内容。然而，有机物在水中溶解度低，与催化剂接触困难成为限制反应速率的主要因素。研究表明增强固体催化剂表面的疏水性通常有利于吸附有机物、提高反应速率，但疏水性的提高又降低催化剂在水中的分散性。申请计划将催化活性中心固载在疏水性纳米氧化硅球的孔道内，然后在氧化硅球的外表面包裹一层亲水性的多孔氧化硅，构建疏水核－亲水壳多孔结构的负载型催化剂，以确保催化活性中心处于疏水性微化学环境，又不牺牲固体催化剂在水中的分散性，同时相互连通的纳米孔道为反应提供较大的界面和快速的扩散通道。重点研究这种新结构催化剂的制备方法、催化剂结构与活性的内在关系及相应的调控技术，旨在为制备高效的水相反应固体催化剂提供新方法和关键技术基础。

成功合成了几种疏水核-亲水壳多孔材料及催化剂，并对材料结构和组成进行了系统表征，验证其功能基团的区域分布。从实验上证实了该类材料对水中有机物具有强的吸附效率，且吸附速率和吸附容量明显高于常规多孔材料，对于部分有机物吸附效率提高3-4 倍。所制备的催化剂在水相加氢反应中，表现出明显的活性优势；并且由于其外表面的亲水性，反应后催化剂颗粒分布于下层的水相，可实现原位分离与再循环使用，循环使用12次后仍保持较高的活性。研究还发现，观察到具有一定表面润湿性的催化剂能稳定乳液，大幅度提高水相催化效率，这为制备高效的水相反应固体催化剂提供新方法，也为申请人持续开展水相界面催化提供了新的机会。课题实施以来，参加学术会议五次，两次做主题报告、四次做口头报告，产生了较好的学术影响。在JACS, Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catal., ChemSusChem,Chem.Comm., Langmuir, 催化学报等期刊发表学术论文17 篇。培养硕士研究生6人，1人获得省级优秀硕士论文。