中文摘要：

本项目创新性地以高分子刷作为催化反应的界面。高分子刷是一类具有特殊构型的处于高能平衡态的分子膜层，异相催化本身为界面化学过程，对高分子刷催化界面的研究，为设计和制备新型催化剂提供全新的实验和理论模型。在规则介孔无机材料的孔隙引入高密度高分子刷，现今还有许多未曾解决的难题。由于介孔的孔隙结构和吸附特性，相比于开放平面基质，获得高密度的高分子刷需要在合成方法上有所创新。由此制备的有机-无机杂化材料将具有全新的负载性能。催化位点的直接引入是高分子刷功能化的新方向，也是异相催化剂研究的创新点。

结论摘要：

本项目通过在无机介孔材料的表面构筑高分子刷及引入催化活性位点实现全新的异相催化界面。高分子刷是一类具有特殊构型的处于高能平衡态的分子膜层，异相催化本身为界面化学过程，对高分子刷催化界面的研究，为设计和制备新型催化剂提供全新的实验和理论模型。以球形二氧化硅纳米颗粒，层状二氧化硅及SBA-15为无机基质，通过原位聚合的方法在其表面构筑枝状高分子分子刷。二氧化硅表面引入烷基伯胺，并以此基团作为聚合起始端，进行逐步的高分刷构筑。表面氨基与两分子的丙烯酸甲酯缩合，然后与乙二胺进行酯交换反应，由此形成新的两个活性氨基。将以上过程进行重复，可以得到设定聚合度的枝状表面高分子刷。在高分刷的界面上可控的引入了单分散的钯纳米颗粒。通过精确的控制合成方法，钯纳米颗粒在分子刷界面分布均匀，大小均一。钯配合物前体通过分子刷的配位能力被固定到分子刷结构中，然后直接利用还原剂进行还原，由此得到单分散的钯纳米颗粒。由功能化单体的聚合和高分子刷的后处理，引入催化活性位点。通过二聚氰胺的气态高温自聚过程，在SBA-15规整的孔道纳米空间内形成氮化碳大分子层。这一层氮化碳聚合物纳米态具有独特的活性位点和吸附性能。通过和金属离子的配位形成一系列的二氧化碳活化与转化催化剂，可有效地催化二氧化碳与环氧化合物的环加成反应及与烯烃的氧化环加成反应。高分刷或溶胀交联高分子结构中成功的引入单分散的金属Pd及Rh金属纳米颗粒，并将其应用于卤代苯和醇的羰基化反应中。实验数据表明，这类催化剂是性能优异的异相羰基化催化剂，在具有高活性的同时，表现出较高的稳定性及对复杂反应条件的适应性。固体酸是一类应用广泛的催化剂，特别是在催化生物质平台分子的转化方面。在我们的研究中，在固体表面构筑含有磺酸基团的高分子刷，使得高分刷具有与通常所用的强酸性树脂相当酸性，同时还具有一般复杂高分子不具备体系开放性，这是其在催化应用方面具有独特的优势。