磁性纳米粒子负载铜催化剂制备及其在苯并呋喃合成中的应用(2)
催化剂可以按照相数的不同分为高催化活性、高污染的均相催化剂，和低触媒活性、容易分离回收的多相催化剂。均相催化剂可以很好地分散到反应系统中与反应物充分接触，因而它的催化活性极高，但是也因此难于分离出来，并会流失到环境中而造成环境污染。而非均相催化剂，因为它和反应物的接触面积不大，催化活性远远低于均相的催化剂，不过它很容易恢复。为了提高经济性并实现绿色化学，我们需要一个有较高活性且容易回收的催化体系。人们发现将均相的催化剂多相化就能得到这样一个体系。当今催化领域的重点方向之一即是，化学家提出了众多将均相催化剂转变为非均相的方法策略，并且也成为绿色化学的一个重要研究方向[3]。
常见的将均相的催化剂转变为多相催化剂的方法大致有以下几种：一种方法是把均相催化剂和反应物分别固定到不同的相中，均相催化剂通常是在离子液体相[4-5]和水相[6]中，反应物通常是存在于有机相中。另外，按照特定需求制备固体催化剂时，工业上更常用的是采取将催化剂固载化的方法，以实现催化剂均相多相化的目的。按照催化剂载体的性质，催化剂载体可以分为两种类型，一种是无机载体，另一种是有机高分子载体。
在本文中，笔者以SiO2层包裹纳米Fe3O4作为载体，先负载上硅烷化的亚胺吡啶席夫碱络合物，再和铜盐配位制备得到Fe3O4@SiO2纳米材料负载铜-亚胺吡啶席夫碱配体催化剂。笔者在进行制备苯并呋喃的实验过程中，研究了这个催化剂在8组多组分反应的实验中的应用。
1.2 无机负载催化剂
催化剂的载体的分类已在前文阐述。相比较有机高分子材料而言，价格低廉、容易得到的无机材料还具有以下优点：加热条件下化学和物理性质不易改变、较稳定。而且无机载体有很多种，比如MCM-41[7]、分子筛SBA-15[8]、碳纳米管[9-10]、金属氧化物等，这些材料都是很好的负载材料，给均相催化剂的固载化提供了非常多的选择余地。
1.2.1 无机载体的种类
负载催化剂本身的催化性能直接取决于无机载体的类型。如果所选的无机载体有相通的孔结构、较大的比表面积和孔隙率、适合的功能基团，同时还具有足够的力学强度以及热和化学稳定性，那么其与催化剂组合得到的固体负载催化剂会有极好的催化性能，产率会有显著的提升。
1.2.1.1 无机碳材料
碳材料是比较理想的无机载体，因为它的获取途径较多，比较普遍，而且它有稳定的化学性质，在用于反应时和有机溶剂不相溶。活性碳颗粒的单位表面积较大，因此活性催化剂更容易附着在上面。其成本低廉，是化工行业广为应用的碳基载体[11]。碳纳米材料有着高纯度、低成本的诸多优点，因此其应用前景很好，但是其大规模制备有着较大的技术难题[12]。
1.2.1.2 硅基材料
硅基材料可以分为三种，分别是无定形硅胶、介孔硅胶和硅基有机-无机杂化材料（OIH）。硅胶表面由于具有很多羟基，还能通过化学键和活性成分相结合，得到的催化剂大多化学性质稳定。另外硅胶还有以下优点：机械和热稳定性高、价格低廉以及材料易得，所以它经常会被用做催化剂的载体。介孔硅胶有SBA-15[8]、MCM-41[7]、SBA-16[13]等。硅基杂化材料（OIH）拥有SiO2的无机网络的结构，是通过较强的化学键将有机组分负载到无机网络中，而不仅仅是简单的将有机组分包裹到无机材料当中[14]。
1.2.1.3 粘土
天然粘土因其特殊的层状和孔状结构，往往被用作优良的催化剂负载到金属催化剂上[15]。
1.2.1.4 金属氧化物