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MCM-41由于具有六方排列的规则一维孔道和较大的比表面积,而且孔径可在1.5~10 nm之间调变等特点,因此便于底物分子自如进入与逸出,可以用作均相催化剂固载化的优良载体。MCM-41的表面还富含硅羟基,不仅容易发生官能团化,为后改性提供了很好的锚定靶位,而且羟基的性质、数量以及其在MCM-41表面的分布可根据目标进行调变,便于进一步功能化。 基于以上这些优势,本文立足于MCM-41,通过手性改性、Fe(Ⅲ)配合物改性、固体超强酸改性三个方面对MCM-41进行功能化修饰,制备合成了具有特定功能的催化剂,并研究其对各自催化反应体系的催化性能。 首先,通过后接枝方法制备了苄基、苄基磺酸型MCM-41,以苄基磺酸型MCM-41为过渡产物,用手性Mn(salen)配合物修饰处理,制备得到了手性Mn(salen)配合物轴向固载的MCM-41,实现了温和条件下均相手性Mn(salen)催化剂的非均相化。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱、热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析、低温N2吸附-脱附、电感耦合等离子体发射光谱(CP)和酸度滴定等对样品进行表征。结果显示,手性Mn(salen)配合物成功固载在MCM-41表面,且Mn(salen)配合物的手性特征和MCM-41的介孔结构仍然保持。以m-CPBA为氧化剂,考察了所得Mn-BS-MCM-41催化剂对α-甲基苯乙烯的不对称环氧化催化性能,结果表明在0℃反应2h,催化剂用量为0.02 mmol,无需加入轴向配体NMO的条件下产物的e.e.值可达99%以上,转化率为77.4%。归因于苄基磺酸基起到了很好的轴向配体作用。经适当处理,固载型催化剂在循环使用5次后e.e.值依然有70.8%。表现出较好的活性和重复使用性能。 其次,通过两步后合成处理,在MCM-41上接枝3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基,然后在二元胺上配位固载Fe(Ⅲ)离子,合成得到了非均相化Fe(Ⅲ)离子固载的介孔分子筛MCM-41催化剂。固载型Fe-AAPTS-MCM-41催化剂有很高的催化效率,在温和的反应条件下,甲醇和乙醇体系中的苯乙烯环氧化物的开环反应能够有很好的收率,但在反应时间上与前人相比有所欠缺。 基于Fe(Ⅲ)配合物固载的MCM-41催化剂在催化苯乙烯环氧化物开环反应中反应时间长的欠缺,本文制备了另外一种固体超强酸型S2O82-/Fe2O3-MCM-41催化剂。经分析得出S2O82-/Fe2O3-MCM-41催化剂在室温条件下,甲醇和乙醇体系中对苯乙烯环氧化物的醇解结果显示,20 min内底物全部反应结束,转化率100%,选择性100%。S2O82-/Fe2O3-MCM-41的催化活性随着重复使用次数的增加而减小,可能是由于酸量在重复使用的过程中有所流失。 最后,采用液相沉积法合成了S2O82-/TiO2固载的介孔分子筛MCM-41的S2O82-/TiO2-MCM-41固体超强酸催化剂。采用XRD、红外、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对催化剂进行了表征。并研究了其在可见光下光催化降解罗丹明B的催化性能。结果表明,其光催化活性远远高于单独TiO2负载的MCM-41和P-25,说明过硫酸铵的焙烧使TiO2-MCM-41酸性增强,在可见光下可以有效的将罗丹明B分子直接矿化为CO2和CO,而非简单的脱色反应。