金属纳米颗粒被广泛用作催化剂的活性组分,它们具有优良的催化活性和选择性,在非均相催化的各个领域有着广泛的应用。但裸露的、无载体基质的金属纳米颗粒由于粒子尺寸小,其较高的表面能和较强的范德华力使得其特别容易团聚,这将导致催化剂的不稳定和催化活性的快速降低;其次这些纳米颗粒通常难于分离、回收,不能重复使用,使其应用成本增高,同时也造成纳米颗粒的二次污染。因此将金属纳米颗粒负载在不同的基质材料上来制备负载型催化剂是最常用的解决方法,以此来提高催化剂的活性、稳定性和耐用性等。一般情况而言,多孔材料常被用于金属纳米颗粒的载体,因而多孔材料的性能对其作为载体的应用有着重要影响,主要是以下几个方面:(1)孔道结构中可提供的结合位点,这取决于材料的比表面积和孔道内部结构,因此高的比表面积和合适的孔道尺寸对获得良好负载型催化剂都很重要;(2)孔道的表面化学性质,这决定了催化体系(反应溶液体系)与催化剂的相互接触性,也决定了金属纳米颗粒与载体的结合强度,其强的相互作用使得纳米颗粒在催化过程中不泄漏,不聚集,保持高的催化活性;(3)多孔材料的传质通量,孔道结构在担载金属纳米颗粒的同时,对反应物与催化剂的接触也产生了阻力,影响反应速度和效率,制备多级孔来兼顾其大比表面积和良好传质通量是常用的解决方法。显然,以上多孔纳米载体的性能与其自身物理化学性质和其制备方法都密不可分。目前,制备多孔纳米复合基质材料的方法主要有溶胶-凝胶法、乳液模板法(软模板)、硬模板法和直接合成法等。其中乳液模板法因其操作简单、成本低、环境友好、易于规模化制备等优点而成为制备多级孔材料的理想途径。但是,乳液模板法应用中,其所得材料孔道结构不均一和结构可控性差是其应用的瓶颈,其根本问题是体系中的界面稳定性,因此,稳定界面的建立和理解对这个问题的解决至关重要。基于以上研究背景以及本实验室工作的基础,本学位论文采用乳液模板法制备氨基功能化的多孔有机硅块材,研究了其负载金属纳米颗粒后复合材料的催化性能。同时,利用合成的强聚集性特殊小分子稳定剂在油水界面自组装构筑稳定界面膜以抵制反应相在固化过程中微环境变化(醇类物质放出、高温或强酸碱等)所导致的乳液融合、反转甚至破乳等现象,从而实现含有微米级大孔的多级孔聚合材料的可控有效制备。从具体实施情况来讲,主要开展了以下两个方面工作:第一部分工作,本论文采用乳液模板法制备了氨基功能化的复合Cu/有机硅块材(Cu/OSMs),发现其对有色染料具有优良的催化降解性能。实验表明,Cu/OSMs在非贵金属的负载过程并没有影响其多孔结构,且通过乳液配方的简单调节实现了 Cu/OSMs孔道结构的改变。通过FE-SEM表征,可以清楚地观察到在OSMs孔道边缘负载了大量的铜纳米颗粒。进一步,通过EDS、XPS、XRD等手段证实了铜纳米颗粒负载分布、负载形式等。在此基础上,Cu/OSMs催化剂实现了 4-NP、MB、RhB、MO和其混合染料的高效催化降解。更有趣的是,在14次循环实验后,复合多孔材料0.5-Cu/OSM-P对4-NP的催化效率仍然高达95%。此外,我们还将此方法运用于钻和镍的复合多孔有机硅块材催化剂的制备,发现可获得具有高效催化性能的Co/OSMs和Ni/OSMs,其对4-NP也有着高效的催化降解性能。本研究对于简单、低成本、环境友好的负载型非贵金属催化剂的制备具有非常重要的意义。第二部分工作,启发于第一部分工作中胶凝剂类胆固醇双亲化合物Chol-OH的特殊稳定性及其在制备多级孔有机功能化二氧化硅块材中的成功应用,本章设计合成了双亲苝酐类化合物(化合物6)作为获得优良稳定界面形成的稳定剂分子,同时还合成制备共价有机框架材料(COFs)所需的单体,并对合成的目标化合物进行了核磁、质谱等表征,证明得到了目标产物。然后以化合物6为稳定剂,以我们合成的TAPT以及对苯二甲醛、均三甲苯的混合溶液为油相,以冰醋酸、乙醇和二次水为水相,研究了双亲苝酐类化合物对上述体系的乳化能力,实验发现该稳定剂制得的乳液稳定性良好,乳液液滴大小均匀。以此乳液为模板初步探索了其在制备共价有机多级孔框架材料中的应用,通过SEM,TEM以及XRD表征说明我们所得材料具有微米级大孔-有序微孔结构且具有一定的结晶性。因此,本论文的双亲分子在制备反应条件苛刻的共价有机多级孔框架材料方面具有巨大的潜力,这对我们使用乳液模板法合成高度结晶的COFs材料奠定了基础。