论文摘要
绿色化学所倡导的节能环保理念在现代工业催化设计中往往体现在两个方面:一方面,通过均相催化剂固载化,克服均相催化剂难于分离和重复使用等缺点,既减少了重金属可能造成的污染问题,又减少了能源的消耗,降低了成本;另一方面,使用无毒无害,价廉易得的水作为反应体系,既降低成本,又能节约能源、保护环境。传统硅基非均相催化剂由于大量硅羟基的存在,载体的疏水性无法进一步提高,往往在均相催化剂固载之后观察到活性的下降。同时由于硅基材料本身限制,在某些对有机合成尤其重要的化学环境下（如碱性条件）易被破坏而影响催化效率和循环利用。而有机材料如介孔高分子材料和石墨烯近期受到科学界得广泛关注,他们具有高比表面积、易于功能化和高的化学环境稳定性,使得它成为各种均相催化剂载体的理想材料。本论文选用溶剂挥发诱导自组装法,原位还原法,牺牲模板法等技术,合成了特定结构形貌的多种有机功能化材料,并将其应用于催化一系列水介质中的绿色有机合成反应,目标是开发相似或优于非均相催化剂效率、适用于不同化学环境、且能够重复使用的高效催化剂,并通过系统表征,研究其构效关系。论文分为以下三个部分:1.以表面活性剂作为结构导向剂,通过尿素-苯酚-甲醛低聚物溶剂挥发诱导自组装合成尿素功能化介孔高分子材料（Urea-MPs）。所制备的尿素Urea-MPs材料表现优于母体在水介质中的Knoevenagel缩合反应尿素的催化活性,并可用于重复七次。来自于二级胺和介孔孔道表面酚醛基团的协同效应产生了酸碱合作的催化性能。同时,嵌入孔壁中的尿素官能团可以抑制活性组分的离去,从而获得相对良好的耐久性。2.利用尿素功能化介孔高分子材料（Urea-MPs）骨架上的功能基团,将PdCl2、HAuCl4,AgNO3等金属盐溶液还原并锚定在孔道内。本体系中Urea-MPs同时作为金属还原剂、稳定剂、尺寸控制剂,而不需要任何的额外试剂及表面修饰。将该催化剂应用在卤代苯和苯硼酸的Suzuki偶联反应中,负载Pd纳米粒子后的Urea-MPs材料（Urea-MPs-Pd）在碱性反应条件下表现出了较高的的活性及稳定性,并可重复循环利用。3.采用改进的Hummers方法制备氧化石墨（GO）,还原后得到石墨烯,通过在低温的条件下高锰酸钾与石墨烯发生化学置换,制备了结构可控的层状结构的石墨烯—二氧化锰复合材料（GMC）。考察了反应时间、溶液酸性对产物结构的影响,对GMC的形成和生长机理进行了探索。将其应用在3-氰基吡啶反应和苯甲醇氧化反应中,并获得较高的催化活性。