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过渡金属催化剂在化学反应中有着十分重要的地位。其中许多价格昂贵、具有毒性,且会对环境造成污染,因此对这些催化剂的回收利用并以较经济的方式处理变得十分重要。微胶囊技术是实现这一目的的一种有效途径,它是近年来才开始研究的一种新技术。
本文在W/O型乳状体系中利用界面聚合法合成了聚脲微胶囊,并将NiCl2、CoCl2、CuCl2、RuCl3、PdCl2等水溶性金属盐固定在微胶囊中。利用FT-IR、BET、TG-DSC、SEM、TEM和AAS等多种表征测试研究方法系统地考察了金属盐含量、助剂以及制备方法等因素对微胶囊结构和化学性能的影响,比较了在对不同金属盐负载时微胶囊结构的变化。运用不同的溶剂对微胶囊作浸出实验,来验证金属盐在微胶囊中的稳定性。然后用苯甲醛的还原,芳香硝基化合物的加氢、脱卤,羰基保护等反应来评价固定了金属盐的微胶囊的催化活性。
研究表明,金属盐的种类、制备温度、乳化剂种类及用量、催化剂用量等因素均对微胶囊的结构有较大的影响。同时,这些因素对微胶囊固定金属盐的包裹率也有重要的影响。通过对氯化镍、氯化钯的包裹率可知,其包裹率均达到90%以上。用透视电子显微镜对微胶囊进行观察,表明金属盐在微胶囊中是高度分散的,颗粒大小大多数为纳米级。
将氯化镍微胶囊用于苯甲醛的催化还原反应中,可以使反应速率大大提高。对反应后的微胶囊回收也十分方便,只需简单的过滤操作便可完成,经过五次的回收循环利用,氯化镍微胶囊催化性能没有发现明显的下降,对反应后的残液作原子吸收检测,也没有发现镍离子的存在。
将氯化钴微胶囊用于苯甲醛的羰基保护反应中,60℃下,用甲醇作溶剂,催化剂用量为2.50%(mol)时,6小时产物收率可以达到78%。
将氯化钯微胶囊用于硝基苯的催化还原反应中,30℃、1atm下用正己烷作溶剂,催化剂用量为0.87%(mol)时,2小时转化率达到100%,将氯化钯微胶囊回收循环利用3次催化效果没有发生明显的下降。将它用于其它芳香硝基化合物的还原过程中,同样具有良好的催化效果。
将氯化钯微胶囊用于苄氯脱氯反应中,60℃、1atm下用甲醇作溶剂,催化剂用量为0.65%时,1.5小时产物产率达到99%以上,催化剂循环利用3次催化效果没有发现明显的降低;将它用于其它氯代芳香烃的脱氯反应中,依然具有良好的催化效果。