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本文概述了高分子支载催化剂的种类和应用,特别是对高分子微球支载的金属催化剂做了详细地介绍和研究。
首先,制备了一种pH响应性高分子微球支载的Pd催化剂。利用一步无皂乳液聚合法合成了具有pH响应性的核壳结构的聚苯乙烯-co-聚甲基丙烯酸微球(PS—co-PMAA),其中聚苯乙烯(PS)作为微球的核,聚甲基丙烯酸(PMAA)作为微球的壳。把配体亚氨基二乙酸(IDA)修饰到PS-co-PMAA从高分子微球的表面,通过配体与PdCl2的配合作用将Pd催化剂负载到核壳微球的表面,得到了高分子微球支载的Pd催化剂PS-co-PMAA-IDA—Pd。PS-co-PMAA-IDA-Pd催化剂能够很好地分散在pH>10的水中,形成准均相催化剂,有利于提高催化剂的活性;当溶液pH<5时,催化剂还可以从溶液中沉淀出,从而有利于催化剂的分离回收。考察了PS-co-PMAA-IDA—Pd催化剂在水中Suzuki反应的应用,研究结果表明PS-co-PMAA-IDA-Pd催化剂能在较温和条件下高效地催化芳香卤代物与苯硼酸之间的Suzuki反应,并且催化剂流失低、容易回收。此外,PS-co-PMAA-IDA-Pd催化剂也能在水溶液中高效地催化芳香卤代物与苯乙烯之间的Heck反应。
此外,还制备了一种含表面活性基团和螯合基团的高分子微球支载的Pd催化剂。苯乙烯、2-甲基丙烯酸3-(N,N-二乙酸胺)-2-羟基丙基酯(GMA-IDA)、对乙烯基苯基三正丁基氯化铵(VTBAC)在水溶液中聚合,形成了粒径90nm的PS-co-PGMA-IDA—co-PVTBAC高分子纳米球。PS-co-PGMA-IDA-co-PVTBAC高分子纳米球表面含有-N(CH2COOH)2配位基团,可以用来支载Pd催化剂。微球表面的季铵盐表面活性基团不仅使高分子纳米球均匀分散于水中,而且一定程度上还可以提高Pd催化剂的活性。研究结果表明,在水溶液中、在没有表面活性剂存在的条件下,PS-co-PGMA-IDA-co-PVTBAC 纳米球支载的Pd催化剂PS-co-PGMA-IDA-co-PVTBAC-Pd能高效地催化芳香卤代物和苯硼酸之间的Suzuki反应。