溫敏聚合物反應(yīng)器的設(shè)計、合成及可調(diào)節(jié)、可控制催化作用研究.pdf

1、實現(xiàn)催化過程可控制、可調(diào)節(jié)的新概念催化劑一直是科研工作者努力的目標(biāo)。合成化學(xué)及智能新材料領(lǐng)域的發(fā)展為這一目標(biāo)的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。本研究通過模仿生物體的自愈合以及形狀記憶機(jī)能，制備出了兩種溫敏聚合物反應(yīng)器。
　　本研究首先制備出一種“活性”開關(guān)聚合物反應(yīng)器。這種聚合物反應(yīng)器由鎳納米粒子和一種獨特的聚合物組成，聚合物作為鎳納米粒子的載體，它是由聚(1-乙烯基咪唑)(PVIm)和聚（丙烯酸）（PAAc）構(gòu)成，表現(xiàn)出自愈合性能。在相對較低的

2、溫度下，因為PVIm和PAAc之間的相互作用，底物通道被關(guān)閉，底物無法接觸到鎳納米粒子，該聚合物反應(yīng)器表現(xiàn)出弱催化活性;相反，在相對較高的溫度下，這種聚合物反應(yīng)器表現(xiàn)出極高的催化活性，因為此時聚合物之間的相互作用被高溫破壞，底物通道打開。不同于那些包含熱相變聚合物(例如，PNIPAm)的傳統(tǒng)聚合物反應(yīng)器，這種聚合物反應(yīng)器具有超分子結(jié)構(gòu)單元的自愈合性質(zhì)。這是一種溫度正響應(yīng)聚合物反應(yīng)器。為了豐富溫度聚合物反應(yīng)器的響應(yīng)機(jī)制，我們又制備出另一種

3、溫度逆響應(yīng)聚合物反應(yīng)器:“活性”形狀記憶聚合物反應(yīng)器。以N-乙烯基己內(nèi)酰胺作為單體，鎳粒子為活性組分，通過自由基聚合制備出溫控層(PVCL，此類溫敏聚合物都具有“最低臨界相變溫度”(LCST》)，再輔以丙烯酸銨為單體合成的固定層(PAAM)，巧妙地設(shè)計了一種獨特的雙層結(jié)構(gòu)的形狀記憶聚合物反應(yīng)器。在一個相對較低的溫度（25℃，低于LCST），溫控層(PCVL)聚合物中親水基團(tuán)酰胺鍵與水之間形成氫鍵，聚合物整個呈現(xiàn)親水狀態(tài)，底物通道打開，底

4、物能夠順利接觸活性中心，催化效率高;相反，在一個較高的溫度（40℃，高于LCST），酰胺鍵和水分子之間氫鍵被破壞，聚合物中的疏水基團(tuán)起著決定作用，水被排出聚合物外，使得聚合物收縮，底物通道關(guān)閉，催化效率大大降低。
　　本研究通過載體的自愈合和形狀記憶行為，誘導(dǎo)底物通道的“打開”及“關(guān)閉”，發(fā)展出具有“開/關(guān)”效能的新概念催化劑，從而合成出具有響應(yīng)能力的聚合物反應(yīng)器;并在深入研究智能材料溫敏性相變行為、底物通道的開/關(guān)性質(zhì)、催化劑對