论文总字数：17746字

摘 要

催化在现代工业生产当中扮演着极其重要的角色，并且在过去的几十年当中，不管在生物医药、石油化工还是新型材料等领域都具有战略性意义。但是普通催化剂易失去活性，并且回收过程比较困难，从而导致成本较高等问题，负载型磁性纳米催化剂作为这种问题的一种有效的解决方案，受到了广泛的关注。

在大量磁性载体中，四氧化三铁是最理想的氧化物载体，它可以很容易地制备，且具有非常活跃的表面，可用于改性和功能化。本论文第二章我们设计并合成了磁性纳米负载钯催化剂Pb/Fe₃O₄@PMAA-Phen。首先利用简单的化学共沉淀法合成获得磁性Fe₃O₄纳米粒子，再对以Fe₃O₄为母核进行包裹、修饰、负载制备获得磁性催化剂Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen。随后在第三章研究和探索了磁性催化剂Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen在肉桂醇与苯胺的催化胺化反应中的最佳条件，并在最佳条件下，进行了代表性底物的扩展。此外，通过在外加磁场条件下，催化剂Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen能够顺利回收。

关键词：磁性 纳米颗粒 Fe₃O₄ 载体

Preparation and Application of Magnetic Nanoparticles

Abstract

Catalysis plays an extremely important role in modern industrial production. In the past few decades, catalysis in the biomedical, petrochemical, new materials and other fields are of strategic significance. However, the traditional catalyst is easy to lose its activity, and the recovery process is more difficult, resulting in higher costs and other issues. Supported magnetic nanocatalyst as an effective solution to this problem has received wide attention.

Among the many magnetic carriers, Fe₃O₄ is the most ideal oxide carrier, it can be easily prepared. Fe₃O₄ has a very active surface. The surface can be used for modification and functionalization. In chapter 2, the magnetic catalyst Pb/Fe₃O₄@PMAA-Phen is designed and synthesized. Firstly, the magnetic Fe₃O₄ nanoparticles are prepared by traditional and simple chemical coprecipitation Phenhod. The magnetic catalyst Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen was prepared by coating, modifying and supporting Fe₃O₄ as the main nucleus. In chapter 3, The catalytic activity of Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen is evaluated for catalytic aminations of cinnamyl alcohol with aniline. Under the optimized conditions, various representative substrates were extended. In addition, the catalyst Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen can be successfully recovered by the applied magnetic field.

Key Words: Magnetic; Nanoparticles; Fe₃O₄; Carrier

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 概述 1

1.1引言 1

1.2磁性纳米颗粒的选择与性质 1

1.2.1磁性纳米颗粒的特点 1

1.2.2磁性纳米催化剂负载体的选择 2

1.2.3磁性Fe₃O₄纳米粒子的性质 2

1.3磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备方法 2

1.3.1共沉淀法 2

1.3.2热分解法 3

1.3.3微乳液法 3

1.3.4水热合成法 3

1.3.5溶剂热合成法 4

1.3.6小结 4

1.4磁性Fe₃O₄纳米粒子的应用 5

1.4.1催化领域 5

1.4.2生物医学领域 5

1.4.3磁共振成像领域 6

第二章 实验部分 7

2.1实验思路 7

2.2实验试剂与仪器 8

2.2.1实验仪器 8

2.2.2实验试剂 9

2.3磁性Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen催化剂的制备 9

2.3.1磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备 9

2.3.2磁性Fe₃O₄@MPS纳米粒子的制备 10

2.3.3磁性Fe₃O₄@PMAA纳米粒子的制备 10

2.3.4磁性Fe₃O₄@PMAA-Phen纳米粒子的制备 10

2.3.5磁性Pd/Fe₃O₄@PMAA-Phen催化剂的制备 11

第三章 催化剂的应用 12

3.1反应条件的优化 12

3.1.1反应溶剂的筛选 12

3.1.2催化剂用量的筛选 13

3.1.3反应物摩尔比的筛选 14

3.1.4反应温度的筛选 14

3.1.5小结 15

3.2反应底物的拓展 15

3.2.1各种烯丙醇的催化胺化反应 15

3.2.2肉桂醇与各种胺的催化胺化反应 16

3.3催化剂重复使用性能的探究 17

第四章 结论与展望 19

参考文献 20

致 谢 22

第一章 概述

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