【摘 要】
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与传统的有机季铵盐相转移催化剂相比,处于相界面的Janus纳米催化剂不仅能加速两相之间的物质传送,而且方便回收和循环使用,这为环境友好的水相有机合成提供了一种新的思路。本论文在经典Janus纳米颗粒上分别引入手性识别和光驱动性质,前者通过制备手性离子液体基Janus材料为相界面反应改善立体选择性,后者通过制备氮化碳基Janus为相界面反应赋予光动能驱动。主要工作如下:1.通过溶胶-凝胶与乳液界面自
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(21406211、21407101、22176117); 山西省自然科学基金项目(201901D111171);
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与传统的有机季铵盐相转移催化剂相比,处于相界面的Janus纳米催化剂不仅能加速两相之间的物质传送,而且方便回收和循环使用,这为环境友好的水相有机合成提供了一种新的思路。本论文在经典Janus纳米颗粒上分别引入手性识别和光驱动性质,前者通过制备手性离子液体基Janus材料为相界面反应改善立体选择性,后者通过制备氮化碳基Janus为相界面反应赋予光动能驱动。主要工作如下:1.通过溶胶-凝胶与乳液界面自组装法,在石蜡-水乳液界面合成了基于天然烟碱的手性离子液体基Janus材料,能乳化甲苯/水形成稳定乳液,光学显微镜下可观察到均匀液滴。结果表明,溴基手性烟碱离子液体Janus材料接触角为107°,离子交换后的PW12O403-基手性烟碱离子液体Janus材料接触角为83°,可形成水包油(O/W)乳液,将后者用于水相苯乙烯不对称双羟化反应,(R)-苯基乙二醇2 h产率可达90.6%,且催化剂易分离回收、循环多次性能未发生明显下降。2.以1,12-二溴十二烷、S-烟碱和钨酸钠为原料制备手性钨酸离子液体,硅酸钠为硅源,经一步水热法制得功能化的空心介孔硅球。结果表明,空心介孔球的直径约为100nm,BET表面积为20~53 m~2/g,平均孔径为7.7~16 nm,FTIR和XPS证明钨酸离子液体成功嵌入到介孔空心硅球;UV-Vis、圆二色谱(ECD)说明制得的功能化空心介孔硅球具有圆二色性,应用于水相苯乙烯不对称双羟化反应,n(W)∶n(Si)=0.25∶0.75的催化剂表现最好、(R)-苯基乙二醇产率可达89.6%,循环使用5次后产率仍可达87%;未含钨酸样品为无定形纳米颗粒,推测钨酸离子液体对介孔空心硅球形成具有导向作用。3.在石蜡-水乳液界面,用不同烷基链长的溴代烃对纳米石墨相氮化碳(g-C3N4)单侧接枝改性,得到一系列具有光催化能力的Janus g-C3N4。结果表明:用C4、C8、C12和C16改性的Janus g-C3N4中,以C12接枝的Janus催化剂(JCN-12)乳化性能最好、接触角相对较大且光催化性能最好,在苯甲醇/水(1 m L/1.5 m L)与20 mg催化剂的高浓度乳液中苯甲醇转化率为68%(选择性>99%)。在此基础上,通过离子交换合成PW12O403-/Janus g-C3N4纳米片,其乳化性能优良且稳定,光学显微镜下可观察到均匀液滴,用于水相苯乙烯双羟化反应,2 h转化率可达99%,其中苯基乙二醇选择性达到90%。
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