高分子包覆纳米Fe3O4复合材料用于醇的选择性氧化.pptx

高分子包覆纳米Fe3O4复合材料用 于醇的选择性氧化 141103210 李阳 Contents 目 录 一、摘要 二、纳米Fe3O4高分子固载化催 化剂的合成 三、纳米Fe3O4高分子固载化催 化剂的表征 四、功能化高分子磁性催化剂在 醇的选择性催化氧化中的应用 五、总结与展望 1 摘要 摘要 将醇选择性氧化成为醛或酮是有机化学中一重要的反应,具有理论 研究价值和实用价值。寻求绿色、高效、可回收的催化剂一直是 该领域研究的重点和难点。 本论文采用共沉淀法制备磁性纳米颗粒,得到粒径为一,分布较 为均匀的纳米颗粒进一步采用悬浮聚合法对纳米颗粒进行高分 子的包覆,得到带有环氧基功能团的高分子固载化复合材料再通 过环氧基的开环反应和亚胺的缩合反应将型配体结合到高分子 表面上,最后通过配位作用引入金属离子,从而得到磁性催化 剂。 高分子磁性复合材料的制备研究进展 高分子包覆的磁性复合材料由于高分子结构的可调控性,能够实现多种功能,是应用 的最多的磁性复合材料。磁性微球的制备研究,开始于20世纪70年代。 纳米粒子 量子尺寸效应小尺寸效应表面效应 比表面积大表面原子数大表面能大 纳米高分子磁性微球的结构通常由具有良好磁性的纳米内核和包覆内核的高分子外壳两部分组成。 纳米磁核主要是四氧化三铁等金属氧化物。这类氧化物在一般条件下比较稳定,且比较容易制得。 醇的选择性氧化 高选择性 氧化体系 研究 过渡金属的Schiff碱配合物 将配合物分别嫁接于介孔SiO2 ，MCM-41和SBA-15上制备成非 均相碱铬配合物 01 基于Salen型结构,合 成了一系列不同取代 基的化合物 02 是指醇中的少量氢原子（或碳原子）与氧化剂发生作用，而其他的氢原子（或碳原子 ）不与氧化剂反应的过程。 苯甲醇转化率可达52.5%, 苯甲醛选择性为100%,且该 非均相铬配合物重复使用 次后仍保持较好的催化性 能 将钉的Salen型配合物固 载在高分子上,发现合 成的异相催化剂对于苯 甲醇具有良好的催化氧 化效果 研究思路 磁性催化 材料的条件 磁性催化 材料的催化 活性研究 磁性催化 材料的合成 磁性催化 材料的表征 1、具有良好的催化转化率和选择性。 2、易于磁分离,能够在反应溶剂中稳定存在。 1、采用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米颗粒 2、进一步采用悬浮聚合法对纳米颗粒进行高分 子的包覆,得到具有带有环氧基功能团的高分子 固载化复合材料 3、通过环氧基的开环反应和缩合反应将型配体 结合到高分子表面上 4、通过配位作用引入金属离子,从而得到磁性催 化剂 采用热差失重分析、有机元素分析、一射线衍 射、红外光谱、透射电子显微镜、振动样品磁 强计等手段对合成的材料进行了组成、结构、 形貌、磁性等表征 通过考察反应物底物种类、氧化剂种类、反应 时间、反应温度等对本论文采用所合成的高分 子包覆纳米复合材料对醇的选择性催化氧化进 行了催化条件的优化 2 纳米Fe3O4高分子 固载化催化剂的合成 合成路线 共沉淀法合成纳米颗粒 采用共沉淀法合成Fe3O4纳米颗粒,按照Fe2+：Fe3+=1.5：2的摩尔比例配制 溶液，充分溶解后，用氨水提供碱性,在PH=8的条件下 使之反应,反应原理如下： 反应条件为搅拌速度为300r/min,反应温度为80,反应时间为1h。 在磁场条件下分离生成的纳米颗粒，用去离子水洗涤产品，直到溶液PH 的值为7，60真空干燥12h。 悬浮聚合法合成高分子包覆的Fe3O4颗粒 1、油酸包覆纯颗粒 包覆油酸的目的是使表面附上一层双亲官能团,能够在有机相有 效分散,高分子单体反应时能够均匀的在纳米颗粒表面形成聚合 反应。 将1g的Fe3O4分散在乙醇溶液中，在80的反应条件下300r/min 的搅拌速度下，加入5mL油酸，反应1h。产品在磁场下回收分 离，用去离子水和乙醇超声清洗各3次，每次清洗超声1min。 洗涤后的产品在60真空干燥12h。 悬浮聚合法合成高分子包覆的Fe3O4颗粒 2、高分子包覆纳米颗粒 磁性高分子表面氨基修饰 磁性高分子表面Salen修饰 功能化高分子磁性催化剂的合成 3 纳米Fe3O4高分子固载化 催化剂的表征 红外光谱测试 图中可以看到，在指纹区出现 的强烈拨基峰和苯环呼吸振动 表明了相应的单体己经连接上 四氧化三铁颗粒。在3400cm-1 到3600cm-1出现的N-H伸缩振 动，说明相应的氨基基团也己 经连接到了材料上。 有机元素分析 在连接氨基臂后，N元素出现在元素分析的结果中,说明相应的氨基官能团已经和 环氧基发生了开环反应,氨基臂成功的连接在材料表面上。经过理论计算的终产品 Fe的质量百分比为13.12%，推算的Fe3O4的质量百分比为18.11%。这个结果与之后 的热差失重分析结果相一致。 有机元素分析和红外图谱的分析结果相吻合,都说明了相应的官能团已经按 照设计步骤,连接到了复合材料的表面上。 X-射线图谱分析 X-射线图谱分析 由2图可以看出，Fe3O4与高分子包覆功能化复合磁性材料均出 现了6个典型的2角位于30.1、35.5、43.1、53.4、57.0和 62.6的吸收峰，分别对应于（220）、（311）、（400）、（ 422）、（511）、（440）。由此可见,高分子包覆功能化复 合磁性材料的晶相没有发生变化,保持了的Fe3O4尖晶石结构。 高分子包覆功能化复合磁性材料的衍射峰较纯的Fe3O4有较宽 的峰宽表明高分子包覆功能化复合磁性材料具有较小的尺 度。 TEM测试 由图谱可以看到,合成好的高分子纳米颗粒的粒径在20-30nm之间,在 局部有颗粒聚集和叠加现象。 热差失重测试 热差失重测试 从Figure2-9中可以看出，在0100之间失重2.34%; 该失重 归属为游离水的失重; 而在200900C之间约有2%的失重，可 推测为Fe3O4 表面的活性羟基之间的聚合失水。 从Figure 2-10 中，催化剂12 号Fe3O4-poly (MMA-GMA-DVB)- Salen-Ru在565和420附近有两个明显的失重峰。在 420附近的失重可以归属为高分子表面上连接的有机功能 基团的热解失重;565附近的失重可以归属为共聚高分子层 的热解失重。 磁性能测试 磁性能测试 从磁滞性回线上可以看出，自裸Fe3O4 形成最终的复合催化材 料后，材料的饱和磁化强度从73.975 emu/g 降到了22.798 emu/g。这是由于因为磁核在复合材料中所占的质量百分比仅 为18%，高分子层不具备磁性，所以饱和磁化强度有所下降。 但催化剂仍然具有较好的磁性，磁性催化剂磁响应良好，饱 和磁化强度为22.798 emug,剩余磁化强度为2.4876 emu/g,矫 顽力为47.173 Oe。能够在磁场下实现良好的磁分离。 4 功能化高分子磁性催化剂在醇 的选择性催化氧化中的应用 PPT模板下载：/moban/ 行业PPT模板：/hangye/ 节日PPT模板：/jieri/ PPT 素材下载：/sucai/ PPT背景图片：/beijing/ PPT图表下载：/tubiao/ 优秀PPT下载：/xiazai/ PPT教程： /powerpoint/ Word教程： /word/ Excel 教程：/excel/ 资料下载：/ziliao/ PPT 课件下载：/kejian/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/jiaoan/ PPT论坛： 具体应用 5 ml 30%的双氧水(0.0868 mol) 1mmol 苯甲醇达到100%的转化率，在氧化过程 中氧化剂的量需要过量才能够完全氧化。 在实验过程中，加入双氧水后，在反应相 中有部分氧气气泡溢出。在60的反应条 件下，有氧气溢出损失是造成氧化剂必须 过量的原因。 氧化剂用量的优化 最佳反应温度为60,此温度下进行反应 ，3 小时能够达到100 %的转化率。苯甲 醇在80 下进行氧化反应，会有13 %的 苯甲酸产生。可见，反应温度高于60, 是产生过氧化物副产品的一个原因。 反应温度的优化 在此实验条件下,Fe3O4-poly (MMA-GMA)-Salen-Ru 催化齐 针对苯甲醇的氧化反应能够在2.5 小时将反应进行完全。催化剂针 对苯甲醇具有100%的转化率和 100 %的选择性。 反应时间的优化 表中结果显示了合成的磁性催化 剂对于卞醇系列的底物具有高的 转化率和选择性,能够达到100%转 化率和选择性。对于肉桂醇也有 高的转化率,能够达到的100%转化 率和的71%选择性。 反应底物的优化 02 03 04 01 5 总结与展望 PPT模板下载：/moban/ 行业PPT模板：/hangye/ 节日PPT模板：/jieri/ PPT 素材下载：/sucai/ PPT背景图片：/beijing/ PPT图表下载：/tubiao/ 优秀PPT下载：/xiazai/ PPT教程： /powerpoint/ Word教程： /word/ Excel 教程：/excel/ 资料下载：/ziliao/ PPT 课件下载：/kejian/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/j