北京科技大学-不同形貌聚合物微纳米结构的构筑及催化性能研究

《北京科技大学-不同形貌聚合物微纳米结构的构筑及催化性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、不同形貌聚合物微纳米结构的构筑及催化性能研究赵士腾李晨钰王敏嘉（北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083，中国）摘要：本课题通过溶胀法构筑不同形貌的聚合物微纳米球(P4VP,PANI)，用SEM、IR等方法表征出微球形貌和结构。以聚合物微球作为载体，以利用水热法制备的均相催化剂作为负载，制备出负载型非均相钼系催化剂。利用环辛烯的环氧化过程探究催化剂的性能，通过GC-MS气质联测的方法测得催化剂的催化数据。数据表明，负载型催化剂催化性能好（18h催化反应转化率可达95.9%）同时相比均相催化剂又有可回收，可分离的优

2、势，具有相当大的实际应用价值。关键词：聚合物微球，非均相钼系催化剂、烯烃环氧化0引言以钼为催化活性中心的催化剂材料因其绿色无毒、原料价廉易得，越来越受到研究关注。并且我国钼矿产资源丰富，现已成为仅次于美国的世界上第二个最大的原钼生产国,加速开发自主创新的钼系催化剂不但推动新型高效催化材料的迅速发展，而且会带动钼矿产资源的开发和利用，符合我国国情，意义重大。这正是本项目锁定以钼的化合物为催化活性的原因。另一方面，普通均相型催化剂虽然拥有较高催化活性，但同时带来的难分离、难回收、实用性差的弊端促使人们进一步制备出非均相型催化

3、剂。聚合物微球表面可以通过引入不同官能团带来不同极性，在有效激活绿色氧源过氧化氢和克服反应体系分相的诸多方面有所作为。同时，借助球型形貌实现单位质量比面表积最大化，和高流动性与高分散性，达到高催化效率的目的。因而，我们在本项目中着重研究利用这类聚合物微球作为载体负载钼系催化活性中心，以烯烃环氧化为探针反应，研究其催化性能。1研究方法1.1P4VP微球制备[1]量取去离子水280ML加入到连有通N2管、冷凝水管及机械搅拌的四口烧瓶中，在300RPM的搅拌速率下通N260MIN将水中的空气排出。然后将14G4-VP单体加入反

4、应体系中，10MIN后开始升温，当体系温度稳定到65℃时，将20MLKPS的水溶液(KPS的浓度为2%，W/V)加入到体系中引发聚合。30MIN后将交联剂选用DVB时用量为0.14G缓慢滴加至体系，继续反应90MIN后停止。反应结束后，将四口烧瓶内的乳液进行超速离心沉降，用乙醇清洗微球，超声分散，再离心。如此反复醇洗三次，最后将离心得到的产物置于30℃的烘箱中干燥。1.2PS球制备我们主要用乳液溶胀法制备PS微球：表1无交联PS种子的制备配方药品名称质量(g)无水乙醇160PVP4St40AIBN1.2DVB0.08称取

5、一定量的PVP，溶于无水乙醇中配成一定浓度的溶液后，加入到连有通N2管、冷凝水管以及机械搅拌的500ML四口烧瓶中，在180RPM的搅拌速率下通N2搅拌40MIN，后加入ST单体和引发剂AIBN，继续通N220MIN，然后升温至72℃开始聚合。当反应进行至5H时，加入DVB，接着反应7H，待反应体系冷却后，离心分离，再分别用无水乙醇和去离子水洗3次，最后冷冻干燥制得无交联的PS种子。实验配方见表1。制得的PS球直径约为1.8ΜM。1.3空心海胆状聚苯胺微球（PANI）制备[2]表2PANI微球配方药品名称用量PS1g去离

6、子水适量An0.2mlFeCl31.946g称取1G自行制备的PS球放入烧杯中，量取40ML去离子水倒入其中，然后用超声振荡至PS在去离子水中分散均匀为止。然后量取0.2MLAN加入烧杯，磁力搅拌12H。称取1.964GFECL3用适量的去离子水溶解后加入烧杯，继续磁力搅拌12H。待反应完全后离心洗涤，水心醇洗各两次。1.4均相催化剂的合成本实验所用的均相催化剂有四种：分别是C6H15F3MON2O4、C12H14F4MON4O4、C13H14F4MON2O4和C10H14MOO6(MO2O(ACAC)2)其中后者直接可

7、在药品店买到，前三者须在实验室自行合成。以C6H15F3MON2O4的制备过程为例，称取MOO30.5G作为MO的供体[3~4]，由于MOO3常温下难溶与水和有机溶剂，故用氢氟酸作为溶剂，量取15MLHF(分析纯)倒入50ML离心管中（塑料的，因氢氟酸易腐蚀玻璃，所以不能用玻璃器皿）。磁力搅拌至溶液为止（24H），然后加入ISONIPECOTAMIDE（C5H7N2O）0.5341G磁力搅拌48H,使充分反应。待反应进行完毕，将溶液倒入蒸发皿中蒸发结晶。1.5催化剂负载已制备P4VP,空心海胆状聚苯胺微球两种模板，均相催

8、化剂也有两种：一种是C6H15F3MON4O4,另一种是C10H14MOO6(MO2O(ACAC)2)。组合起来有四种负载方式，进行编号，列表如下：表3负载方式微球均相C6H15F3MoN2O4C10H14MoO6(Mo2O(acac)2)P4VP24PANI131.6催化实验表4催化实验体系[5]试剂用量cis-c