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近些年来,由于均相催化剂具有较高的催化活性而得到广泛的研究与应用,但是均相催化剂的价格昂贵,通常需要使用重金属离子,这不仅污染产物而且加大反应后处理难度,又使得催化剂不易从反应体系中分离,同时导致均相催化剂在有机合成和工业上的应用受到很大的限制。因此,在有机催化领域中,制备能够循环利用、催化活性高、操作简便且易于回收的催化剂引起人们的广泛关注。高分子负载型催化剂具有催化活性高、立体选择性好、稳定性好以及可多次重复使用的优点,可以克服均相催化反应的缺点而得到迅猛的发展。此外,该类催化剂的后处理简单,可以通过固-液分离法将其与反应体系中的其他组分分离达到重复使用的目的,并且可显著降低生产成本和减少环境污染。本课题拟利用有机高分子材料作为金属催化剂的载体,通过活化酯功能化反应对高分子载体进行功能化改性,再与金属离子配位合成新型的高分子负载型催化剂,并研究其催化性能。主要研究内容及结果如下:(1)通过溶液自由基聚合制备温敏高分子P(MASI-co-DEGMMA-co-OEGMMA300),再通过活化酯功能化反应引入有机配体pybox得到功能性高分子P(MAAm-pybox-co-DEGMMA-co-OEGMMA300),然后与ZnCl2配位得到高分子负载Zn(Ⅱ)催化剂。通过UV-Vis测试温敏高分子载体、功能性高分子及其负载Zn(Ⅱ)催化剂的转变温度,研究发现,P(MASI-co-DEGMMA-co-OEGMMA300)的转变温度为41.8℃,P(MAAm-pybox-co-DEGMMA-co-OEGMMA300)的转变温度为40.0℃,高分子负载Zn(Ⅱ)催化剂的转变温度为42.9℃。将制备的高分子负载Zn(Ⅱ)催化剂应用于室温下纯水体系中的Knoevenagel缩合反应,催化剂表现出良好的催化效果。在反应结束后,通过加热离心对催化剂进行回收,且重复使用5次后仍具有较高的催化活性。(2)通过溶液自由基聚合制备温敏高分子P(NHSA-co-NIPAAm),再利用活化酯功能化反应引入有机配体tpy得到功能性高分子P(AAm-tpy-co-NIPAAm),并与CuCl2·2H2O配位得到高分子负载Cu(Ⅱ)催化剂;以三吡啶基Cu(Ⅱ)配合物催化降解活性艳蓝KN-R优化反应条件,得出最佳脱色工艺:在室温条件下,pH=9,染料浓度150 mg/L,三吡啶基Cu(Ⅱ)配合物用量15 mg/100 mL,过氧化氢浓度为3%,脱色55 min,染液的脱色率可达到95%以上,且在循环使用5次后仍保持较好的脱色效果。在最优条件下,将高分子负载Cu(Ⅱ)催化剂应用于催化降解活性艳蓝KN-R同样具有优异的脱色性能,循环使用8次后脱色率没有显著降低,且在反应结束后可通过离心对催化剂进行回收。综上所述,从提升催化剂的活性和分离效果的角度出发,利用活化酯功能化策略对高分子进行改性,成功制备新型的高分子负载型催化剂,并对所制备催化剂的活性、稳定性以及可重复使用性进行研究。结果表明,此类高分子负载型催化剂不仅具有较高的催化活性和稳定性,在反应结束后通过简单的离心对催化剂进行回收即可重复使用,且在重复使用数次后催化活性没有显著下降。