[發(fā)明專利]一種負載金屬納米粒子的選擇性可切換聚合物催化劑、制備方法及用途

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• 申請日: 2023-04-06
• 公開（公告）號: CN116618090A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李松軍;蒲蕾;夏振;朱脈勇;申小娟
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C08J9/26;C08F220/58;C08F220/04;C08F222/38;B01J35/00;B01J23/50;C07C213/02;C07C215/76
• 代理公司: 南京智造力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 田玉菲

本發(fā)明提供一種負載金屬納米粒子的選擇性可切換聚合物催化劑、制備方法及用途。具體制備步驟為：將測試底物與金屬鹽溶于有機溶劑中進行絡(luò)合，再加入長鏈功能單體、酸性功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，經(jīng)加熱、脫除底物后得到催化劑前驅(qū)體，再進一步進行原位還原處理，干燥后得到負載金屬納米粒子的選擇性可切換聚合物催化劑。本發(fā)明利用該類聚合物催化劑特有的溫度響應(yīng)性，借助外界溫度變化來實現(xiàn)催化過程的打開和關(guān)閉，以此來調(diào)節(jié)催化的速率最終達到可智能選擇切換的催化劑性能。同時通過引入磺酸基催化位點，賦予了催化劑對催化物質(zhì)水解性能。所制備出的聚合物催化劑能夠作為多種還原反應(yīng)的催化劑，選擇性高且易于受溫度調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負載金屬納米粒子的選擇性可切換聚合物催化劑、制備方法及用途。

背景技術(shù)

催化應(yīng)用涉及多組分，多步驟的復(fù)雜反應(yīng)，如4-硝基苯基乙酸酯的異構(gòu)體混合物直接制備對氨基苯酚。如果缺乏實際依據(jù)就對催化反應(yīng)進程進行選擇性控制，在特定步驟中進行高效選擇性催化的話，那將無可避免受到副反應(yīng)的影響，影響催化效率，降低化工產(chǎn)率。然而基于現(xiàn)有以聚合物載負金屬納米粒子為代表的聚合物催化劑的制備方法，僅能實現(xiàn)催化活性的控制，而無法在控制反應(yīng)的同時對目標底物進行選擇性催化。盡管已經(jīng)有一些聚合物催化劑的相關(guān)報道，但大多缺乏環(huán)境響應(yīng)的控制效果，只能進行簡單的單步催化反應(yīng)，無法滿足日益發(fā)展的反應(yīng)控制需求。關(guān)于應(yīng)對多步驟，多組分復(fù)雜反應(yīng)的可智能選擇切換的催化方面的專利和文獻均缺少相關(guān)報道，因此發(fā)展智能選擇性可切換的催化劑具有重要的現(xiàn)實價值和意義。

通過將催化過程中涉及的單步反應(yīng)所需的智能催化劑載體與催化活性位點巧妙的設(shè)計在一起，從而構(gòu)建出一個智能聚合物催化劑可以滿足這些需求。受生物體或組織在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)外力消除時又可以恢復(fù)到初始形態(tài)機能這一現(xiàn)象的啟發(fā)，人們研究發(fā)現(xiàn)了形狀記憶聚合物材料。即初始形狀的制品在一定的條件(如熱、電、光、化學(xué)感應(yīng)等)下改變其初始條件并固定后，通過外界條件的刺激又可恢復(fù)其初始形狀的智能聚合物材料就稱為形狀記憶聚合物，這其中最具有催化領(lǐng)域研究性價比價值的方向是溫度調(diào)控的形狀記憶聚合物。然而大多數(shù)響應(yīng)條件在實際應(yīng)用中較為困難，且現(xiàn)有的催化活性位點往往不具有對催化物質(zhì)的水解性能，這也限制了形狀記憶聚合物在催化應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。因此研發(fā)出能夠受溫度調(diào)控、同時具備較好的水解性能的選擇性可切換聚合物催化劑成為了行業(yè)發(fā)展的新需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的聚合物催化劑難以受溫度調(diào)控來應(yīng)付多組分、多步驟的復(fù)雜反應(yīng)，以及不具有對催化物質(zhì)的水解性能的問題，本發(fā)明提供了一種負載金屬納米粒子的選擇性可切換聚合物催化劑及其制備方法，利用該類聚合物催化劑特有的溫度響應(yīng)性，借助外界溫度變化來實現(xiàn)催化過程的打開和關(guān)閉，以此來調(diào)節(jié)催化的速率最終達到可智能選擇切換的催化劑性能。同時通過引入磺酸基催化位點，賦予了催化劑對催化物質(zhì)水解性能。所制備出的聚合物催化劑能夠作為多種催化還原反應(yīng)的催化劑，選擇性高且易于受溫度調(diào)控。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種負載金屬納米粒子的選擇性可切換聚合物催化劑的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

S1：將硝基脂類聚合物及金屬鹽溶于有機溶劑中進行絡(luò)合，并加入二元共聚功能單體、交聯(lián)劑和偶氮類引發(fā)劑，超聲分散后除氧，得到混合溶液，其中，二元共聚功能單體為長鏈功能單體和酸性功能單體構(gòu)成的，交聯(lián)劑為具有兩對活性雙鍵的可聚合單體；

S2：將步驟S1中得到的混合溶液裝入模具中，一并加熱引發(fā)聚合反應(yīng)，得到分子印跡聚合物前驅(qū)體；

S3：使用水、乙酸-乙醇混合溶液依次反復(fù)清洗分子印跡聚合物前驅(qū)體，得到分子印跡聚合物；

S4：將步驟S3中得到的分子印跡聚合物加入到還原劑中進行原位還原處理，反應(yīng)結(jié)束后取出分子印跡聚合物并反復(fù)清洗，干燥后得到負載金屬納米粒子的選擇性可切換聚合物催化劑。