双亲性磁性碳笼负载金属催化剂控制合成及其催化水油两相反应研究

产物分离困难，催化剂难以回收利用是水油两相催化反应急需解决的重要问题。最近，以双亲性固体粒子稳定的Pickering乳液催化水油两相反应引起人们的关注。本项申请拟利用以酵母菌为原料，通过水热合成技术得到孔径和双亲性均可控的多孔碳笼；在此基础上实现过渡金属催化剂和磁性纳米颗粒的负载，通过调变碳笼负载的活性组分，得到一系列负载型催化剂；研究双亲性磁性碳笼负载金属催化剂在水油两相中形成Pickering乳液的自组装与解组装行为；以辛醛、戊二醛以及香草醛等具有不同水溶和油溶特性的物质为原料，以加氢脱氧反应作为模型反应来探究贵金属包覆的碳笼自组装形成Pickering乳液后催化性能，探究功能化碳笼催化两相反应的机理，最终发展一种较为普遍适用性的催化两相反应的多功能碳笼自组装体系。

利用双亲性微球（PHCSs）表面的活性基团，通过水热法成功将一系列磁性纳米颗粒MFe2O4(M=Fe，Co，Mn，Zn)包覆在含碳微球表面，得到磁性中空含碳微球。磁性颗粒的包覆既不会影响原来微球的形貌，也不会影响材料的双亲性能。通过原位还原的方法，在磁性碳微球表面负载了贵金属及磁性纳米颗粒。对所得磁性微球进行磁力测试结果表明利用外加磁场可以轻易实现载体和溶液的分离。.以碳球为载体，利用乙醇还原PdCl2的方法制备了Pd/PHCSs催化剂。由于载体碳球是双亲性的，因此催化剂能够很好地分散在有机溶剂和水里。Pd/PHCSs能够高效催化DMF中的系列Heck反应；对于纯水相中卤代苯与丙烯酸的两相反应，在不添加相转移助催化剂的情况下，也可达到90%以上的产率；催化剂经过多次回收利用后，产率仍在90%以上，没有明显的活性损失。.合成了一些列负载钯的双亲性碳球催化剂，并且研究了它们在水相和水/油两相体系中的组装行为与催化香兰素的加氢反应。通过调整碳球的水热合成温度，或者在碱溶液中对催化剂进行后处理，我们可以很容易地调节催化剂的润湿性。在水相反应中，催化剂的亲水性越强，催化香兰素氢化反应的活性就更高。载体的润湿性是通过催化剂与基质/产物的相互作用来影响反应活性的。在水/油两相反应体系中，载体的润湿性对于形成Picking乳液起到了至关重要的作用。研究发现，所形成的Picking乳液的类型决定了加氢反应的选择性，并且在油包水乳液体系里产物4-甲基愈创木酚的选择性会更高。