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近十年来,随着人们对催化反应研究的不断深入,各种类型的高效催化剂不断涌现;尤其是非均相催化剂,不仅方便地解决了均相催化剂难以回收循环利用的难题,还能有效克服重金属导致的各种相关污染问题。磁性材料具有独特的磁性能、简单的合成方法和规整的结构。另外,磁性材料表面便于包裹易于功能化。这些特点为催化剂的固载提供优越的条件。本论文将磁性材料和氧化硅材料进行有效复合,制备两种磁性氧化硅包裹的固载型催化剂,并对其进行了催化剂表征和催化反应性能进行了研究。
(1)第一部分:我们利用溶剂热法合成了磁性纳米小球(直径约为350nm),利用TEOS在碱性条件下水解对纳米小球进行包裹,然后将合成的(S,S)Ts-DPEN和(R,R)Ts-DACH硅源嫁接到载体材料上,最后分别再与[Cp*IrCl2]2和[Cp*RhCl2]2进行配位成功得到了固载催化剂5(Cp*IrTsDPEN-MNPs)和6(Cp*RhTsDACH-MNPs)。分别将这两种催化剂应用到水相芳香酮不对称氢转移反应体系中,研究探讨催化剂催化性能。实验结果表明催化剂5和6都具有很好的催化活性和对映体选择性;该非均相催化剂在小磁铁的帮助下可以方便实现回收,重复套用10次后,催化剂催化活性和对映体选择性没有明显降低。
(2)第二部分:该部分是在第一部分的基础上对磁性材料进行了进一步修饰,在模板剂(CTAB)和TEOS帮助下在碱性条件中进行自组装,再利用乙醇将模板剂萃取除去,得到了具有介孔结构的纳米磁性材料。以该材料为载体,通过后嫁接的方式分别将铑、钯催化剂分别嫁接到载体上。并利用TEM、SEM、XRD、IR、磁性回滞曲线对其进行分析表征,表征结果表明嫁接后催化剂依然保持原有的超顺磁性。将这种有机铑-钯双功能催化剂应用于suzuki偶联和芳香酮的氢转移中,得到与均相催化剂相当的催化效果。