微米、纳米催化剂的制备、调控与应用研究

设计与合成新结构和高性能的微纳米无机－有机杂化材料，探求结构与功能之间规律是材料化学的研究热点，该类材料具有结构可控、易功能化等特性，是极具发展潜力的工业反应催化剂。该类材料关键在于无机基元和有机基元的设计、选择和优化组合。本项目拟研究系列兼具联吡啶结构和羧酸基团的嘧啶砜类羧酸配体与无机基元组装的微米、纳米尺度杂化材料对氧化反应（如苯酚的羟基化反应；环烷烃氧化；烯烃不对称环氧化等）的选择性催化性能。研究的内容是以4-吡啶基嘧啶-2-硫酚为前体合成砜类羧酸配体，在配位键导向下配体与无机基元组装制备系列微米、纳米级杂化材料，总结其内在组装规律，研究对氧化反应的催化能力，探讨微结构与催化性能之间的相关性；研究催化反应机理，探索催化材料可控制备及活性位控制以及提高催化剂活性和稳定性的途径等科学问题；筛选高性能催化剂，同时为设计与控制合成新型、具有催化功能的无机－有机杂化材料提供设计理念和科学依据。

本项目目的是设计与制备系列微米、纳米配合物，研究其对苯酚羟基化反应的催化性质。探讨材料的结构和性能之间的规律，以及对材料的结构调控和性能优化的可能性，希望能够获得一些高效率催化材料。设计与制备了7种柔性和半柔性吡啶基嘧啶硫醚和吡啶基嘧啶砜类系列化合物，由于柔性和半柔性中间体上不同极性基团的影响，其制备条件变化很大，这些研究丰富了该类型化合物的制备方法。通过组装设计并制备维数不同的配合物，对材料进行表征并研究其催化、光、磁、生物活性等方面的性质。探讨了配体、金属离子、溶剂、对阴离子等组装条件对配合物的空间排列及维数的影响以及空间结构与性能之间的规律，建立了配体与金属离子自组装成结构新颖的配位聚合物的新方法。本研究为进一步实现配位聚合物的定向组装与功能化提供了实验基础。此外还设计与制备了多尺度的过渡金属甲酸配位聚合物，研究其催化苯酚羟基化性能，结果显示Cu盐催化性能最好；研究该类聚合物的变温磁化率显示一个铁簇化合物在40K以下具有铁磁耦合作用。水热法制备了不同形貌的纳米二氧化铈晶体，其中二氧化铈纳米晶束显示了良好的催化氧化CO性能。本项研究共发表了SCI收录论文15篇，申请并授权专利5个。