《高氧化活性介孔納米粒子的合成及催化》是依託哈爾濱工業大學，由林凱峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高氧化活性介孔納米粒子的合成及催化
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：林凱峰
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
長期以來，介孔鈦矽材料作為實現大分子催化氧化的重要催化材料，在精細化工和製藥行業起著舉足輕重的作用。但是，由於傳統的介孔鈦矽材料顆粒尺寸較大，處於微米級範圍，致使反應物分子在介孔孔道內的擴散受到限制，導致該材料的催化氧化活性比期望中的數值偏低。本項目擬以陽離子聚合物為限制分子製備介孔鈦矽納米粒子，該介孔納米粒子由於較小的粒子尺寸而被期望具有較高的催化氧化活性。在合成過程中，陽離子聚合物通過電荷作用圍繞在介孔粒子周圍起到限制顆粒尺寸增加的作用。此方法簡單易行，而且在適當的合成條件下還可以擴展到其它介孔納米粒子的合成。以烯烴的環氧化和三甲基苯酚的氧化為探針反應，比較合成的Ti-MCM-41納米粒子與傳統的微米級尺寸的Ti-MCM-41粒子之間催化性能的差異，證實Ti-MCM-41納米粒子在催化反應中的優勢，並嘗試建立起介孔鈦矽材料的粒子尺寸與催化氧化活性之間的關係。
結題摘要
本項目主要進行了具有高氧化活性的介孔納米粒子的合成、表征及催化性能研究，建立了介孔材料的粒子尺寸與催化氧化活性之間的關係，為新型高效介孔氧化材料的開發提供了一個新的途徑。項目詳細考察了表面活性劑的濃度、陽離子聚合物的類型以及二者在溶液中的比例對納米粒子的尺寸、介孔結構和活性中心配位環境的影響，在最佳條件下，製備了介孔Ti-MCM-41納米粒子，並詳細評估了介孔納米粒子在烯烴環氧化反應中的性能，發現了介孔Ti-MCM-41納米粒子在催化套用中的特有優勢；同時，還成功製備了Fe-MCM-41納米粒子，該材料在苯酚的羥基化反應和苯的Friedel-Crafts烷基化反應中均表現出了優於Fe-MCM-41微米粒子的性能，確認了介孔納米粒子在催化套用中的優勢，表明介孔材料孔道內的活性中心的可接近性可通過減小介孔材料的粒子尺寸得以實現。此外，從提高介孔材料孔道內活性中心的可接近性出發，我們還設計合成了具有納米結構的多級孔鈦矽材料，該材料在烯烴的環氧化反應和二羥基丙酮到乳酸鹽的生物質轉化反應中都表現出了優於傳統介孔材料Ti-MCM-41的性能。本項目的研究工作表明，當把介孔材料的粒子尺寸降低到納米級時，較短的孔道會有利於反應物分子在孔道中的擴散，因此，相比大顆粒的介孔材料，介孔納米粒子或者具有納米結構的介孔材料具有更高的催化反應活性。
