新概念分子印迹催化剂的合成、表征及自管制催化作用研究

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研究并制备出具有选择性的聚合物催化剂一直是催化剂研究工作者们追求的目标。随着合成化学和智能材料的飞速发展,分子印迹技术的出现为实现这一目标提供了机遇。本文将合成化学的最新进展与分子印迹技术结合起来,发展出两种新概念分子印迹催化剂,即智能分子印迹催化剂及高活性分子印迹催化剂。  基于传统的分子印迹催化剂在实际应用过程中具有催化反应不可调节且活性低的缺点,本文首先制备了一种温度敏感型智能分子印迹催化剂。这种独特的分子印迹催化剂是由模板分子磷酸对硝基苯酯印迹空腔和温敏骨架聚N-异丙基丙烯酰胺交联网络组成,它表现出随温度改变而改变的亲水性/疏水性,且对模板分子有明显的识别能力。在一个较低的温度下(如20℃),该智能分子印迹催化剂亲水性占主导作用,水相中底物分子乙酸对硝基苯酯可以顺利地通过聚合物交联网络内的印迹空腔,催化作用被“打开”,促进了底物水解;相反,在一个较高的温度下(如40℃),该智能分子印迹催化剂疏水性占主导作用,此时水已经变成聚合物的不良溶剂,快速地从聚合物交联网络内部排除出来,导致底物通道“堵塞”,因而催化作用获得了“关闭”。不像传统的分子印迹催化剂那样缺乏可调节的交联网络,该智能分子印迹催化剂含有温敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺交联网络,它不但能够分子识别,而且还能够智能响应,是一种包含可预定的选择性和智能响应的新概念催化剂。然后又研究了一种高活性分子印迹催化剂,它由包含模板分子亚甲基蓝印迹空腔和镍纳米粒子催化活性中心的聚合物构成,印迹空腔和镍纳米粒子分别赋予了该催化剂可预定的选择性和高催化活性,在还原剂硼氢化钠作用下,对底物分子亚甲基蓝有明显的识别能力和良好的催化效果。不同于传统的聚合物负载型催化剂缺乏可预定的选择性,传统的分子印迹催化剂缺乏高反应活性的金属纳米粒子,此高活性分子印迹催化剂兼备了这两个要素,是一种拥有可预定的选择性和高催化活性的新概念催化剂。  这两种新概念分子印迹催化剂的设计为化学过程可控选择性催化的发展提供了机遇。
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