纳米材料催化典型有机合成反应探索(3)
在催化剂载体和分散体系方面，石墨烯、碳纳米管、壳聚糖以及聚乙二醇等都是研究的热点。
石墨烯作为当今全球热门的研究材料，在机械性能、导电性能等方面都有着独特的一面。包括碳纳米管在内，石墨烯类材料已经应用在了人们日常生活的各个方面，如羽毛球拍、折叠衣架、汽车、航空航天等。与金属化合物进行融合或负载的石墨烯材料也有着很好的化学催化性能。比如CuFe2O4-石墨烯异相结构，由于CuFe2O4纳米片和石墨烯片材之间有着非常好的协同效应[9]，因而有着磁化循环、光催化、电化学等活性。在CuFe2O4纳米片和石墨烯片材融合之前，CuFe2O4纳米粒子并没有很高的催化活性。加入到石墨烯中后，其活性大大提高，对甲基橙和亚甲基蓝等在可见光照射下即能催化褪色[10]。这种催化剂活性的转变，很可能是因为石墨烯氧化物对电子的传导。CuFe2O4中的光敏电子很快地传导到石墨烯氧化物中，有效地阻止了电子和空穴的结合。同时，CuFe2O4粒子本身也有很强的磁性，可以在其悬浮液中直接用磁性物质进行分离，回收利用。
碳纳米管是另一类纳米催化剂。通过控制反应条件， 有研究人员合成了一系列拥有不同含量多层碳纳米管的光催化剂[11]。它是一种有磁性、可回收且有高效光催化性能的NiFe2O4/多层碳纳米管光催化剂。NiFe2O4和前文提到的CuFe2O4一样，在多层碳纳米管存在下的情况下，原本缺乏活性的NiFe2O4转变成了有很高活性的催化剂。它的原理也与前者相似，NiFe2O4和多层碳纳米管之间的协同作用，使得有效电荷从NiFe2O4转移至多层碳纳米管中，抑制了混合物中电子和空穴的结合。同时，该催化剂的磁性也使得它能方便地被回收再利用。
除了上述磁性四氧化三铁内核附着壳聚糖交联网、纳米四氧化三铁表面合成咪唑硫酸氢盐、石墨烯/碳纳米管类负载纳米铁、镍类催化剂以外，还有纳米金属分散在聚乙二醇体系中的催化剂。
分散在聚乙二醇400体系中的四氧化三铁纳米粒子催化剂，可以简单高效的对胺类在甲酸铵盐存在下的甲酰化反应进行催化[12]。这种催化方法对一级和二级胺的甲酰化反应有很好的活性和化学选择性。聚乙二醇（1000）DAIL[BF4]/甲苯中的硫酸铁催化剂则是另一种高效的两相催化剂。它可以催化有机氯化物、环氧化物、酯的水解反应，并用倾析法分离[13]。以上两种催化剂分散体系都有着很好的回收再利用性能，并且能够保持较高的催化活性。
固体酸也是一类常见的催化剂，例如ZrO2固体酸催化剂本身就具有良好的催化性能。有研究人员使用特殊方法，结合上述磁性纳米催化剂相的特性,制备出磁性纳米固体酸催化剂Zr(SO4)2/Fe3O4，用于合成乙酸丁醋。发现其不仅具备较高的催化活性,且因其有强磁性而易于分离；这结合了固体酸催化剂高催化活性，以及磁性催化剂易于回收利用的特点，反应结果也证实了将催化性能与磁性进行组装的可行性[14]。
1.3 其他纳米材料催化剂
除以上具有明显特性的纳米材料催化剂外，多金属氧酸盐、氯化亚铜、季铵盐等也是常见的纳米材料催化剂。
以四甲基吡啶氧化物为基础的离子液体以及多金属氧酸盐，融合新型磁性二氧化硅支持的双官能团杂化材料，成为了一种催化醇类选择性氧化的催化剂。很多此类催化剂都是将反应体系处理成均相体系后进行反应的，并且都是环境友好的过程[15]。
氯化亚铜和三乙醇胺作为催化剂和助催化剂，也能有效地催化一系列反应，如五氯丙烷的合成。氯化亚铜用量为原料氯乙烯质量的1.5%-3.5%时催化效果最好。而助催化剂三乙醇胺也比同样条件下使用EDTA或二乙醇胺对反应有着更高的催化效果[16]。
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