氨丙基型有機硅高分子微球的構建和催化應用.pdf

1、氨丙基型有機硅高分子微球是由氨丙基硅氧烷修飾的復合微球，由于微球表面修飾了氨基，該材料可作為固體堿催化劑，還可以利用氨基活潑的化學性能，負載其他有機官能團或貴金屬納米粒子，作為良好的催化劑載體。不同的內(nèi)核具有不同的性能，所制得的復合材料也具有對應的特殊性能。
　　本論文分別選用磁性四氧化三鐵微球和空心二氧化硅微球作為內(nèi)核，采用單一硅源氨基硅烷化對內(nèi)核表面進行了修飾，主要研究了這兩種催化材料的制備過程，并對其形貌、結(jié)構及表面氨基含量

2、等進行表征，最后選取Knoevenagel偶合反應這一典型的酸堿催化反應作為探針實驗，探索制備的催化材料在固體堿催化中的潛在應用價值。主要獲得以下研究成果:
　　(1)制備得到了可磁性分離的Fe3O4@NH2微球，通過表征、探針反應發(fā)現(xiàn)其作為固體堿具有較好的催化性能。具體研究內(nèi)容包括利用溶劑熱法制備了Fe3O4微球，并通過不斷探索，調(diào)節(jié)反應條件優(yōu)化配比，制備了粒徑分布較為均勻的Fe3O4微球;創(chuàng)新地通過控制3-氨丙基三乙氧基硅烷(

3、APTES)的水解縮合速率，完成其對內(nèi)核Fe3O4微球的單一硅源氨基硅烷化，制備出Fe3O4@NH2微球，并探索了不同硅源加入量對Fe3O4@NH2微球形貌的影響。利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱重分析技術（TGA）、紅外光譜分析（IR）、粉末X射線衍射儀（XRD）等表征手段對Fe3O4@NH2微球進行表征，結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4@NH2微球是一種氨基活性位含量較高的固體堿催化劑，且具備較好的表面形貌。利用苯甲醛和丙二腈的K

4、noevenagel反應作為探針反應，通過紫外-可見光譜分析（UV-Vis）及氣相色譜(GC)監(jiān)測反應，并考察了反應溫度、催化劑濃度、溶劑對催化反應的影響，探索了催化材料的循環(huán)使用性能，實驗結(jié)果表明，在乙醇作為溶劑時，反應溫度為60℃時，固體堿催化劑Fe3O4@NH2加入量為5mol％時，GC監(jiān)測催化反應在2小時達到97％（產(chǎn)物收率）。
　　(2)制備得到了空心結(jié)構的SiO2@NH2微球，經(jīng)過表征和探針反應，發(fā)現(xiàn)其具有較好的催化性

5、能。具體研究內(nèi)容包括利用分散聚合法制備了粒徑分布均一的PS微球作為硬模板;利用溶膠-凝膠法制備了PS@SiO2復合微球，再通過溶劑萃取的方法去除硬模板PS微球，得到空心結(jié)構的SiO2微球;加入硅源APTES，引入氨基活性基團，制備了SiO2@NH2微球，并探索了改變APTES加入量對SiO2@NH2微球形貌及其氨基含量的影響。分別利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、紅外光譜分析(IR)、N2物理吸附-脫附測試儀(BET)、酸堿滴

6、定法等表征手段對SiO2@NH2微球進行表征，結(jié)果表明，SiO2@NH2微球是一種氨基活性位含量較高的固體堿催化劑，且發(fā)現(xiàn)其具備優(yōu)良的表面形貌和穩(wěn)定性。在材料的催化應用方面，同樣選用苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel反應作為探針反應，利用紫外-可見光譜分析（UV-Vis）及氣相色譜(GC)監(jiān)測反應，并考察了反應溫度、催化劑濃度對催化反應的影響，探究了催化反應前后SiO2@NH2微球的形貌變化、催化材料的循環(huán)使用性能，實驗結(jié)果表明，在