基于温敏高分子为载体的催化剂的设计、反应与分离研究

In this proposal, the thermosensitive polymers with upper critical solution temperature (UCST) in the specified solvents will be used as catalyst supports. The could points of these polymers are firstly characterized, and solid-liquid phase separation at the room temperature for polymers from solvents can be observed. Since polymers or modified polymers have abundant functional groups, homogenuous catalysts or noble metal nanoparticles can be bonded or anchored on the polymers. The thermosensitive polymers-supported catalysts maybe realize their homogenuous catalysis reaction at elevatd temperatures and solid-liquid phase separation at reduced temperatures. The bonding between polymer supports and catalytic active components will be studied. The UCST property of as-prepared catalysts in the reaction solutons will also be measured. Three catalytic reactions are carefuly selected to evalute the activity and separation of thermosensitive catalysts. A new approach to the homogeneous catalysis coupled with two-phase separation maybe established basing on a thermosensitive polymer supported catalyst.

采用具有UCST特性的温敏高分子作为催化剂载体，通过研究不同溶剂中温敏高分子的UCST行为，筛选出适合于“高温均相反应、低温固/液两相分离”的高分子载体；将这类温敏高分子直接或者通过不同基团改性后，负载均相催化剂或准均相纳米金属粒子，研究活性组分与载体的结合状态及其温敏特性；选择适宜的催化反应，考察这类温敏催化剂的反应活性和循环使用情况，为实现催化剂的“均相反应、多相分离”提供一种新的途径。

均相催化法具有反应条件温和、活性位均一、高活性和高选择性等优点，但催化体系存在分离困难、难以循环使用等问题，显著制约了其工业应用；多相催化剂机械强度高、耐高温性能好，分离容易，可循环使用，然而活性位不均一，存在活性和选择性低等缺点。近年来，随着科技的不断发展，结合均相催化和多相催化的优点，实现催化体系在反应中的均相催化和反应后的多相分离成了当前的研究热点。在本项目中，我们采用具有UCST特性的温敏高分子作为催化剂载体，研究了不同溶剂中温敏高分子的UCST行为，筛选出适合于“高温均相反应、低温固/液两相分离”的高分子载体；并将这类温敏高分子直接或者通过不同基团改性后，负载了准均相纳米金属粒子，研究了活性组分与载体的结合状态及其温敏特性；选择了加氢脱氯、苯酚加氢、丙烯醇加氢和对硝基苯酚加氢为探针反应，考察了这类温敏催化剂的反应活性和循环使用情况。在相同反应条件下，所制备的温敏催化剂活性与传统准均相催化剂相当，由于多相催化剂，而且反应后通过降温或改变pH值，催化剂可以从反应体系中析出，易于催化剂的分离和循环使用，为实现催化剂的“均相反应、多相分离”提供了一种新的方法。