全氟烷基磺酸盐和全氟烷基磺酰亚胺盐的多相化催化研究

传统的Lewis酸催化剂在环境的压力下受到挑战,全氟烷基磺酸盐和全氟烷基磺酰亚胺盐作为均相、高效的Lewis酸催化剂在有机合成中受到人们的关注.为了简化分离操作,人们对全氟烷基磺酸盐和全氟烷基磺酰亚胺盐的多相化进行了研究,并已取得巨大进展.本文综述了全氟烷基磺酸盐和全氟烷基磺酰亚胺盐分别负载在有机载体、无机载体以及离子液体上的多相化催化最新研究进展,简要概括了其制备方法和催化活性,并对其催化应用前景进行了展望.     

全氟烷基磺酰亚胺配合物及其催化应用

介绍了全氟烷基磺酰亚胺(PFSI)配合物的结构、性质及制备,综述了一些全氟烷基磺酰亚胺配合物作为Lewis酸催化剂的最新应用进展,并对其催化应用前景进行了展望.     

全氟烷基磺酰亚胺盐催化芳香化合物硝化反应的研究

利用系列全氟烷基磺酰亚胺盐[M(NPf₂)_n]作为一种新型的Lewis酸催化剂，用于催化芳香化合物与等摩尔65% (m∶m)硝酸的硝化反应. 通过考察不同的催化剂、反应时间、反应温度和反应介质效应等因素对甲苯硝化的影响，以及比较1 mol% Yb[N(C₄F₉SO₂)₂]₃催化不同结构的取代芳烃硝化反应的效果，表明全氟烷基磺酰亚胺盐不仅具有环境友好和原子经济的特点，而且是一类比常规Lewis酸更有效的、芳香化合物硝化反应的催化剂.     

疏水性全氟烷基磺酰亚胺固体酸催化酯化与Pechmann缩合

通过溶剂热的方法,成功制备一类具有良好疏水性和强酸性的高分子,聚二乙烯苯-对苯乙烯磺酰基全氟丁基磺酰亚胺(记作H-PDVB-0.3-SSFAI).用于催化水相中长链脂肪酸的酯化反应,可获得88%转化率(24 h);在直接酯化反应体系中,转化率最高能达到95%~96%(5~6 h);催化短链的乙酸和己酸的酯化反应,伯醇和环己醇都能顺利进行,其中,环己醇转化率87%~92%(4 h).催化剂能循环使用至少7次.在无溶剂条件下用于催化另一类酯化反应Pechmann缩合,制备7-羟基香豆素,能在140℃高温下循环使用4次,平均产率约90%.H-PDVB-0.3-SSFAI的良好疏水性、强酸性和丰富多孔性,是影响其催化效率的关键.     

季铵盐型离子液体中全氟烷基磺酰亚胺盐催化的芳烃硝化反应

全氟烷基磺酰亚胺盐与季铵型离子液体（Cu(N(C4F9SO2)2)2/[N4446][NTf2] 或 In(NTf2)3/[N4446][NTf2]）组成的新催化体系,可以很好的催化芳香族化合物的硝化反应。以氯苯的硝化为例,用硝酸和醋酸酐混合物为硝化试剂,在2mol%的Cu(N(C4F9SO2)2)2或In(NTf2)3催化剂催化下,室温下反应10分钟,氯苯的转化率就可分别达到87.6% 和 90.6%,反应产物的邻/对位比为4.3和4.8。并且这种催化剂与离子液体组成的催化体系很容易被回收,并可以连续使用5次以上。     

MCM-41负载双（全氟烷基磺酰亚胺）催化对苯二酚和叔丁醇的烷基化反应

合成了MCM-41负载的双（全氟烷基磺酰亚胺）催化剂 (HN(SO₂R_f)₂,R_f为全氟烷基)，并用XRD, FTIR, SEM, TG-DTA and N₂-吸附技术等对它们的结构进行了表征。将这些负载催化剂（HN(SO₂R_f)₂/MCM–41）用作对苯二酚和叔丁醇的烷基化反应的催化剂，研究了各种反应条件对该反应的影响。在优化反应条件下，仅用5 mol% HN(SO₂C₄F₉)₂/MCM-41催化该反应，可以得到高产率（52.0%）的2－叔丁基对苯二酚。研究结果表明，该新型负载催化剂可以至少重复使用6次，而其催化活性基本不变。     

二氧化硅/聚乙烯醇杂化电纺纤维膜的制备与结构形态

用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了不同二氧化硅含量的PVA/SiO2杂化纺丝液,将其电纺成纤维膜.XRD结果表明,杂化电纺纤维膜的结晶度较纯PVA电纺纤维膜小;FTIR证实了PVA的羟基与正硅酸乙酯水解后的羟基发生了缩合反应,杂化电纺纤维膜是以网络结构形式相结合的;FESEM表明,PVA/SiO2质量比为4∶1时,纤维光滑,分散比较均匀.随着二氧化硅含量的增加,纤维直径变细,纺锤形珠节结构增多.加入金属盐NaCl和MgCl2后,纤维直径变细,圆形珠节增多.从理论上分析了纤维膜结构形态的形成机理.     

聚丙烯酸/SiO2杂化纤维的制备与表征

采用溶胶凝胶-原位聚合法以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为偶联剂制备了活性SiO2溶胶,经水解、缩合,再于引发剂AIBN作用下与丙烯酸进行原位聚合杂化,制得聚丙烯酸/SiO2杂化溶胶,陈化后用拉丝法制得聚丙烯酸/SiO2杂化纤维。研究了溶胶的杂化机理、成纤性能;采用红外光谱、扫描电子显微镜分析了杂化纤维的结构和微观形态;进行了杂化纤维的TGA和耐水性能测试。结果表明,该聚丙烯酸/SiO2杂化溶胶拉丝性能好,可拉丝时间达1h,杂化溶胶在粘度为1400～3000mPa.s时成纤性能好,可通过拉丝法制得形态良好的杂化纤维;聚丙烯酸与SiO2之间通过化学键作用,在纤维内部有机无机两相间形成均一的连续相;聚丙烯酸/SiO2杂化纤维的耐热和耐水性能均优于纯PAA。     

喹哪啶酸合铕/二氧化硅发光材料的溶胶-凝胶法合成与性能

通过红外光谱、紫外可见光谱、荧光光谱和X射线粉末衍射等测试手段,对溶液中合成的喹哪啶酸合铕(Eu-qina)配合物进行了表征,且将溶胶-凝胶法合成出的Eu-qina/SiO2杂化发光材料,与溶液中合成的配合物Eu-qina进行对比.结果表明,配合物Eu-qina中由于喹哪啶酸能有效地将能量传递给Eu3+离子,使Eu3+发出较强的红色特征荧光,而杂化材料Eu-qina/SiO2因SiO2的加入使荧光强度增大.当Eu-qina配合物的掺杂量达到一定值时,Eu-qina/SiO2发较强的红光,并由晶态的Eu-qina转化为非晶态的Eu-qina/SiO2.     

透明PANI/ATO杂化导电薄膜的制备与表征

以聚苯胺和掺锑的氧化锡作为主要原料、采用溶胶-凝胶法制备了新型有机-无机杂化的透明导电薄膜，薄膜的可见光透过率为80%以上、电导率达到1~10 S·cm^-1。着重研究了制备过程中热处理温度、引入水量以及浸涂液浓度对薄膜的结构、可见光透过率和电导率的影响。确定了薄膜的最佳工艺条件为： 热处理温度为300 ℃、引入水量为R_w = 12、浸涂液的浓度为114 g·L^-1。浸涂液的粘度可在长达25 d的时间内保持稳定。     

新型光敏聚酰亚胺/SiO2杂化材料的制备与性能研究

通过溶胶－凝胶法制备了一种新型的光敏聚酰亚胺／二氧化硅杂化材料。研究表明当ＳｉＯ２的含量≤１０ｗｔ％时杂化材料除了保持光敏聚酰亚胺原有的感光性能外其热稳定性能、力学性能以及与基底的粘附性能均有明显地提高,同时材料的热膨胀系数也显著地降低。     

甲基丙基酸丁酯/SiO2/TiO2有机-无机杂化毛细管整体柱的制备及应用

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2/TiO2杂化材料,并通过双官能团试剂3-(甲氧基硅烷基)甲基丙烯酸丙酯(γ-MAPS)对其进行改性;改性溶胶与甲基丙基酸丁酯(BMA)作为功能单体,在毛细管中进行原位聚合反应,制备了新型的有机-无机杂化毛细管整体柱。 采用扫描电子显微镜观察了整体柱柱床的形貌。 以硫脲为电渗流标记物对所制备的整体柱进行了柱性能评价,考察了柱的稳定性和重现性,获得了88000 plates/m的柱效;考察了中性物质在柱上的的保留行为,得出该柱具有反相电色谱保留性能。 通过对2种短肽(磷酸肽和非磷酸肽)洗脱测试,实现了对磷酸肽的有效富集与分离。     

壳聚糖/SiO2杂化材料膜制备的研究

由甲壳质制得不同脱乙酰度、粘度的壳聚糖;制成的壳聚糖盐酸溶液与正硅酸乙酯在不同的条件下混合,得到一种杂化材料;通过红外光谱检测和物理性质观测到部分产物有新键形成;反应温度、时间ｐＨ值对产物形成膜的物理和机械性质有影响;与壳聚糖膜相比,部分杂化膜不溶解于稀酸溶液。     

Structural Changes in Sol-Gel Derived SiO2 and TiO2 Films by Exposure to Water Vapor

Structural changes in sol-gel derived thin films by exposure to water vapor were investigated using Fourier transform infrared absorption spectroscopy, ellipsometry and x-ray diffraction. We found that SiO₂ gel films were densified with a decrease in OH groups by the exposure at 60°–180°C. The shrinkage and the peak frequency of ₄ (TO) for the exposed films were comparable to those heated in a dry atmosphere at temperatures above 500°C. However, OH groups in the films were not completely removed by the water exposure. A subsequent annealing above 300°C changed the structure of the water-exposed SiO₂ films with condensation of the remaining OH groups. Although the exposed SiO₂ gel films were amorphous, TiO₂ gel films were transformed to anatase with a decrease in OH groups by the treatments at 80°–180°C.     

酸催化溶胶-凝胶法制备高强度SiO2增透膜研究进展

高强度增透膜是用于减少表面反射、增加光线透光率的薄膜,具有密度低、折射率可调、耐磨性好的特点.本文综述了高强度增透膜的制备方法与研究进展,介绍了酸催化溶胶-凝胶法制备SiO2溶胶的机理及影响因素,酸催化溶胶-凝胶法及两种辅助酸催化溶胶-凝胶法制备高强度增透膜的方法,对高强增透膜制备的发展方向和应用前景进行了展望.     

盐酸含量对光固化聚氨酯丙烯酸酯/SiO2杂化材料结构和性能的影响

由正硅酸乙酯水解制得的SiO2溶胶，在以γ—甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TMSPM)为偶联剂的体系中，经溶胶-凝胶法制备了透明的光固化聚氨酯丙烯酸酯杂化材料[(PUA—TMSPM)／SiO2]。研究了盐酸浓度对(PUA-TMSPM)／SiO2结构与性能的影响。结果表明：随着pH值减小，硅溶胶体系和(PUA-TM-SPM)／SiO2杂化体系的热稳定性增大；盐酸摩尔分数XHCl的增加使(PUA-TMSPM)／SiO2光固化膜表面的两相界面结合更紧密，涂层变得更致密，并导致膜的硬度和耐磨性提高。     

聚苯胺对新型杂化透明导电薄膜制备和性能的影响

以聚苯胺和掺锑的氧化锡作为主要原料, 采用溶胶-凝胶法制备了新型有机-无机杂化透明导电薄膜. 薄膜的可见光透过率为85%以上, 电导率达到10⁰～10¹ S•cm^－1. 研究了聚苯胺含量的变化对浸涂液粘度、薄膜结构、光透过率、电导率的影响. 随着聚苯胺引入量的增加, 薄膜的电导率、可见光透过率均有所增大. 浸涂液的粘度可在长达25天的时间内保持稳定, 很适于浸涂工艺. 扫描电镜照片显示, 薄膜比较致密、均匀, 厚度为250 nm左右.     

Mo-P-O/SiO2催化剂上的异丁烷选择氧化反应

 采用溶胶－凝胶法制备了MoO3／SiO2和Mo－P－O／SiO2催化剂，用X射线衍射、红外光谱、程序升温还原、程序升温脱附和活性评价等手段研究了催化剂的表面结构、晶格氧活泼性、化学吸附性能以及异丁烷选择氧化反应性能．结果表明，活性组分在催化剂表面分散较好；异丁烷吸附在催化剂表面Lewis碱位的MoO端氧上形成分子吸附态；MoO3／SiO2和Mo－P－O／SiO2两种催化剂对异丁烷选择氧化都有较好的选择性，将PO3－4引入到MoO3／SiO2催化剂中可提高含氧化合物的选择性