[发明专利]一种均相催化异相分离的金纳米粒子

说明书

本发明公开了一种均相催化异相分离的金纳米粒子，属于有机材料技术领域。该均相催化异相分离的金纳米粒子是在金纳米粒子表面通过羧酸根和金粒子相互作用修饰有柱[6]芳烃。在反式状态下线性偶氮苯基团可进入柱[6]芳烃的空腔，而在顺式状态下，由于其相对较大的尺寸，弯曲结构不会穿过柱[6]芳烃，本发明利用这一光响应的主机‑客体络合作为引发水相和有机相之间金纳米粒子可逆相转移的触发器，设计并制备了一种新型金纳米粒子催化剂，实现了均相催化、异相分离。

技术领域

本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种均相催化异相分离的金纳米粒子。

背景技术

在过去的十年中，由于金纳米粒子优越的化学、磁性、电学和光学性质，在各个领域，特别是在催化领域，引起了越来越多的关注。金纳米粒子具有成熟的合成方法，可调控的形状、大小以及溶解度，从而使得金纳米粒子在许多领域具有重要的作用。然而，大多数合成方法依赖于各自有机或水溶剂中的特定疏水或亲水配体。因此，大多数金纳米粒子在不同极性的溶剂中具有不同的溶解度。另一方面，众所周知，均相催化比异相催化具有更高的活性和选择性。当金纳米粒子用作均相催化剂时，其分离和回收仍然是一个关键挑战。为了实现金纳米粒子催化剂的高反应效率和快速分离，现有研究已经做了大量工作，例如添加不良溶剂或客体分子、磁场和温度控制相分离。然而，这些回收途径还涉及后处理过滤程序，这限制了它们在微流控系统和痕量利用中的潜在应用。因此，需要更有效的策略来从反应混合物中分离金纳米粒子均相催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子，该金纳米粒子可实现均相催化、异相分离。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子，包括金纳米粒子，在金纳米粒子表面修饰有柱[6]芳烃；

所述柱[6]芳烃的结构式如下式所述：

。

上述柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子，其制备方法为：将HAuCl₄水溶液和柱[6]芳烃混合搅拌，随后在搅拌条件下加入NaBH₄水溶液，溶液从淡黄色变成酒红色，经离心分离，即可得到柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子。

在本发明的一个实施例中，是将0.100 mL 9.70 mM 的HAuCl₄水溶液和2.70 mL0.100 mM 的柱[6]芳烃混合搅拌，随后0.200 mL 0.0125 g/mL的NaBH₄水溶液在剧烈搅拌下快速加入，溶液从原本淡黄色变成酒红色。之后经离心分离得到柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子。

上述柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子在均相催化硝基苯酚或硝基苯胺还原中的应用。

进一步地，所述硝基苯酚为2-硝基苯酚、3-硝基苯酚或4-硝基苯酚，硝基苯胺为2-硝基苯胺、3-硝基苯胺或4-硝基苯胺。

在本发明的一个实施例中，所述应用具体是：将含有NaBH₄的3-硝基苯酚溶解在水中，再加入柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子催化3-硝基苯酚的还原，然后加入反式偶氮苯的甲苯溶液，使柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子从水溶液中转移到甲苯中，之后通过紫外光的作用使络合在柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子表面的反式偶氮苯转变为顺式偶氮苯，同时将柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子分离出来，用于下一次均相催化。

上述柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子在制备均相催化剂中的应用。

本发明中通过光控，实现柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子在催化反应时均相催化，反应结束后异相分离，不仅大大提高了反应的速率，还使得反应后的分离变得简洁高效，可实现催化剂的反复利用。

附图说明

图1为柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子制备流程示意图。

图2为柱[6]芳烃稳定的金纳米粒子光控相转移的原理示意图。