《可磁性分離的聚合物基多相氧釩複合材料及其催化研究》是依託廈門大學，由曾碧榕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：可磁性分離的聚合物基多相氧釩複合材料及其催化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曾碧榕
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氧釩催化材料作為模擬釩依賴鹵素過氧化物酶的研究模型而備受關注。將Schiff鹼氧釩催化劑固定於有機無機載體上形成多相氧釩雜化體系可提高含釩活性組分催化效率和穩定性。本項目設計以核殼結構超順磁性γ-Fe3O4納米粒子-聚氯甲基苯乙烯（γ-Fe3O4@PCMS）為載體，採用高效、專一的點擊（Click）反應實現Schiff鹼氧釩催化劑在載體上的固定化，合成的多相複合材料將具有高的氧釩負載率和多的催化活性位點，並且可採用磁性分離方式回收。本項目在核殼結構γ-Fe3O4@PCMS負載氧釩多相複合材料的設計以及基於磁性分離的產物純化技術上具有新穎性，擬通過揭示複合材料中釩催化活性中心結構、配位環境以及化學行為模式，探究多相氧釩複合材料結構與催化性能之間的關係，闡明其催化氧化溴化反應的機理。本工作為環境友好型高活性多相催化材料的設計提供基礎依據，並對催化氧化溴化反應機理的研究具有積極意義。
結題摘要
本項目完成可磁性分離的具有“核殼”結構超順磁性ɤ-Fe3O4納米粒子@聚合物微球的合成，以此為載體固載催化劑，製備出功能化複合材料，獲得磁性、光學以及催化性能。其次，掌握一種簡單、可量化生產的磁性多孔/空心雜化微球的製備方法。最後，合成出新的有機配體和氧釩化合物，研究溶液體系中相互作用模式。本工作為環境友好型高活性多相催化材料的設計提供了基礎依據，研究具有積極意義。具體內容概述如下： ㈠可磁性分離的具有“核殼”結構超順磁性ɤ-Fe3O4納米粒子@聚合物微球製備與表征：①化學共沉澱法製備出超順磁納米顆粒，用油酸對其親油改性實現粒徑控制。油酸增強了磁性粒子與苯乙烯單體間的親和性，進而完成項目提出的提高Fe3O4包埋率的目標。②無皂乳液法製備出粒徑~250nm且具備“核殼”結構的磁性聚合物微球Fe3O4@P(St-co-OBEG)。其中雙親大分子十八醇馬來酸乙二醇酯OBEG不僅起到乳化、穩定磁流體作用，使反應主要按照膠束成核機理進行，而且還參與聚合形成微球殼層，使表面富含羥基。改變Fe3O4投料可得到磁含量不同且比飽和磁強度可調的磁性聚合物微球。完成了製備催化劑所需聚合物基載體的目標。 ㈡以磁性聚合物微球為載體固載催化劑，獲得性能評價：Fe3O4@P(St-co-OBEG)固載的乙醯丙酮氧釩複合催化劑在對苯酚紅溴代反應催化中，200min內反應轉化率為80.2%，重複使用3次後為64.1%。通過磁分離回收的方式在一定程度上解決了催化劑污染及金屬回收的問題。依此固載的Ag、Pt催化劑也顯示出高催化活性。 ㈢Au/Fe3O4@P(St-co-OBEG)製備及表征：採用“二次生長”法，以硼氫化鈉還原製備Au晶種，再以抗壞血酸調整Au生長，得到形貌不同的Au/Fe3O4@P(St-co-OBEG)，具備磁學、光學及成像多種功能。這部分工作實現了對本項目研究的拓展和深化。 ㈣提出一種基於氣流控制的溶劑揮發原理的簡單、可量化生產的磁性聚合物微球製備方法。 ㈤合成出嘧啶基/吡唑基吡啶類有機配體，共培養三個單晶；研究雙過氧釩化合物溶液相互作用，發現競爭配位導致新的七配位過氧釩物種生成，且其具有良好的抑制蛋白酪氨酸磷酸酶活性作用。 ㈥發表11篇國內學術期刊論文，3篇會議論文；參加3次國內學術會議，1次國外訪問交流；申請發明專利10項；培養4位研究生，已畢業2位。
