智能催化材料的研究进展

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1、智能催化材料的研究进展禹杰，王戈，杨穆，郭万春，高鸿毅，陶进长，谭丽(北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)摘要：智能催化材料不仅具冇传统催化材料促进反应进程的作用，还山于其独特的智能响应性能够实现对催化反应的控制及催化材料简便的分离回收。本文介绍了近年来智能催化材料的研究现状，主要包括催化材料温度响应性、pH响应性及多重响应性在催化领域中的应用。关键词：材料物理与化学；智能催化材料；温度响应；pH响应；多重响应中图分类号：0643.32+2ThedevelopmentofsmartcatalystsYUJie,WANGGe,YANGMu,GUOWanchun,GA

2、OHongyi,TAOJinzhang,TANLi(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083)Abstract:The'Smart9catalystscannotonlypromoteareactionasthetraditionalcatalysts,butalsorespondusefullytothestimulus.Asaresult,theymakeareactionundercontrolaswellaseasilysepa

3、rationandreactivity.Herethedevelopmentofthesmartcatalystsresearchincludingtheapplicationofthermo-responsive,pH-responsiveandmulti-responsiveinthecatalysisisreviewed・Keywords:MaterialPhysicsandChemistry;smartcatalysts;thermo-responsive;pH-responsive;multi-responsive0引言智能催化材料在催化反应过程中，不仅能够推动反应进

4、程，同时能够对环境变化产生有效响应，从而实现対催化反应的控制等目的。智能催化材料的响应性主要用于实现反应的“自开关”、催化材料简便的分离回收及“自修复"等方面山。如何实现材料対外界物理化学刺激的有效响应成为智能催化材料发展研究热点之一。由于高分子材料具有多层次结构，包括主链、支链、单体组成以及表面形态等诸多方面，便于通过分子设计实现功能特性，对于外界环境刺激例如pH、温度、压力、电场、磁场、光波、溶剂等

5、2心，高分子材料自身性质如相、形状、光学、力学、电场、表面积、体积、反应速率以及识別性能等将随Z发生变化，表现出明显的智能响应性I7M，在生物陕用材料112-16].催化22。

6、]、智能药物释放121-251.显示、感应等方面有潜在应用前景％2打，因此具有智能响应性的高分子材料成为智能催化材料的重要载体。1智能响应性在催化领域中的应用现代化学工业中，90%以上的化工产品，都要借助催化剂进行生产。催化材料能够实现简化工艺、缩短反应时间、提高产量、降低生产成本等一系列目的，因此得到越来越广泛的关注。在现代化学合成工业中，如何提高反应物的利用率，获得更高的转化率与选择性以及催化剂的回收利用成为热门最为关注的课题。聚合物山于含有官能团，方便负载催化活性中心，以其作为载体能够获得比均相催化剂更好的催化性能，因此以聚合物为载体成为提高催基金项高等学校博士学科点专项

7、科研基金(编号20110006110010)；北京市科技计划项H(编号Z111103066611011)作者简介：禹杰，(1987-),女，主要研究方向：智能催化材料。通信联系人：王戈，(I970-),女，教授，主要研究方向：纳米复合材料与绿色催化。E-mail:gewang@mater.ustb.edu.cn化活性及回收问题潜在解决方法Z-0但是随着催化材料的研究深入，载体粒径越来越小，分离越来越困难，且在大型工程应用中，无法及时有效的控制催化反应进行的程度，一度成为催化材料研究的难题。具有智能响应性的高分子材料能够通过感知外界环境的变化而自发发生溶解性的变化，实现高效、简便

8、的分离及回收；通过反应过程中的热量变化控制催化材料的性质，起到催化反应开关的作用，实现控制反应进行程度的目的，因而催化材料具有适当的智能响应性无疑成为解决上述难题的有效方法。1.1温度响应性在催化中的应用几乎所有的化学反应都伴随能量的变化，宏观上休现为反应休系热量的变化，因此温度成为反应体系中重要的外界条件之一。通过控制温度，可引起智能催化材料的变化，进而实现催化反应“白开关"及催化材料便捷的分离回收等冃的。这类智能催化材料需对温度变化进行有效响应，故具有温度响应性的高分子材料，如聚N-异丙