可磁性分离的聚合物基多相氧钒复合材料及其催化研究

氧钒催化材料作为模拟钒依赖卤素过氧化物酶的研究模型而备受关注。将Schiff碱氧钒催化剂固定于有机无机载体上形成多相氧钒杂化体系可提高含钒活性组分催化效率和稳定性。本项目设计以"核壳"结构超顺磁性γ-Fe3O4纳米粒子-聚氯甲基苯乙烯（γ-Fe3O4@PCMS）为载体，采用高效、专一的"点击（Click）反应"实现Schiff碱氧钒催化剂在载体上的固定化，合成的多相复合材料将具有高的氧钒负载率和多的催化活性位点，并且可采用磁性分离方式回收。本项目在"核壳"结构γ-Fe3O4@PCMS负载氧钒多相复合材料的设计以及基于磁性分离的产物纯化技术上具有新颖性，拟通过揭示复合材料中钒催化活性中心结构、配位环境以及化学行为模式，探究多相氧钒复合材料结构与催化性能之间的关系，阐明其催化氧化溴化反应的机理。本工作为环境友好型高活性多相催化材料的设计提供基础依据，并对催化氧化溴化反应机理的研究具有积极意义。

本项目完成可磁性分离的具有“核壳”结构超顺磁性ɤ-Fe3O4纳米粒子@聚合物微球的合成，以此为载体固载催化剂，制备出功能化复合材料，获得磁性、光学以及催化性能。其次，掌握一种简单、可量化生产的磁性多孔/空心杂化微球的制备方法。最后，合成出新的有机配体和氧钒化合物，研究溶液体系中相互作用模式。本工作为环境友好型高活性多相催化材料的设计提供了基础依据，研究具有积极意义。具体内容概述如下：.㈠可磁性分离的具有“核壳”结构超顺磁性ɤ-Fe3O4纳米粒子@聚合物微球制备与表征：①化学共沉淀法制备出超顺磁纳米颗粒，用油酸对其亲油改性实现粒径控制。油酸增强了磁性粒子与苯乙烯单体间的亲和性，进而完成项目提出的提高Fe3O4包埋率的目标。②无皂乳液法制备出粒径~250nm且具备“核壳”结构的磁性聚合物微球Fe3O4@P(St-co-OBEG)。其中双亲大分子十八醇马来酸乙二醇酯OBEG不仅起到乳化、稳定磁流体作用，使反应主要按照胶束成核机理进行，而且还参与聚合形成微球壳层，使表面富含羟基。改变Fe3O4投料可得到磁含量不同且比饱和磁强度可调的磁性聚合物微球。完成了制备催化剂所需聚合物基载体的目标。.㈡以磁性聚合物微球为载体固载催化剂，获得性能评价：Fe3O4@P(St-co-OBEG)固载的乙酰丙酮氧钒复合催化剂在对苯酚红溴代反应催化中，200min内反应转化率为80.2%，重复使用3次后为64.1%。通过磁分离回收的方式在一定程度上解决了催化剂污染及金属回收的问题。依此固载的Ag、Pt催化剂也显示出高催化活性。.㈢Au/Fe3O4@P(St-co-OBEG)制备及表征：采用“二次生长”法，以硼氢化钠还原制备Au晶种，再以抗坏血酸调整Au生长，得到形貌不同的Au/Fe3O4@P(St-co-OBEG)，具备磁学、光学及成像多种功能。这部分工作实现了对本项目研究的拓展和深化。.㈣提出一种基于气流控制的溶剂挥发原理的简单、可量化生产的磁性聚合物微球制备方法。.㈤合成出嘧啶基/吡唑基吡啶类有机配体，共培养三个单晶；研究双过氧钒化合物溶液相互作用，发现竞争配位导致新的七配位过氧钒物种生成，且其具有良好的抑制蛋白酪氨酸磷酸酶活性作用。.㈥发表11篇国内学术期刊论文，3篇会议论文；参加3次国内学术会议，1次国外访问交流；申请发明专利10项；培养4位研究生，已毕业2位。