多巴胺基磁性纳米催化剂的合成及应用开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，金属纳米粒子由于其优越的性质吸引了越来越多人的关注。金属纳米粒子是尺寸位于纳米数量级的微观粒子，与宏观块状金属相比有着自身很多特殊的性质。这些特殊性包括：（1）位于金属纳米粒子表面位点的原子无规排列，从而形成无序的非晶结构；（2）纳米粒子具有较高的比表面积，表现出不稳定、易于聚集的现象。这些结构的特殊性也造成了金属纳米粒子性质上发生很大变化，如表现出量子尺寸效应、体积效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。这些优点使金属纳米粒子能够在能量传输、医药、生物传感器以及其他物理化学领域有着广泛的应用。

另一方面纳米材料逐渐代替了普通材料进入人们的生活领域，与此同时磁性纳米材料也逐渐登上历史的舞台。磁性纳米粒子与普通磁性材料相比有许多性质发生变化，这是由于磁性物理量与粒子本身尺寸非常接近。四氧化三铁纳米粒子兼具磁性材料和纳米材料的优点，能够广泛应用于生物技术、基因工程、化学催化、传感器和其他物理化学领域。

在催化领域，一方面磁性纳米粒子常与催化剂相结合，利用其磁性得到可循环使用的催化剂；另一方面，尺寸较小的四氧化三铁纳米粒子还表现出模拟酶催化的特性，能将一些有毒的有机物（如 tmb）催化氧化为无毒产物，从而被用于废水处理和环境监测。

2. 研究内容和预期目标

金属纳米粒子和四氧化三铁纳米粒子具有小粒径、比表面积大的特点，能够作为催化剂或纳米载体参与许多化学反应。但由于在使用过程中易于团聚，很大程度上限制了它们的应用。因此选取一种基体材料固定金属或四氧化三铁纳米粒子具有重要的意义。聚多巴胺材料由于其独特的粘附性、分散性和化学活性使其在很多领域有着广泛的应用，并受到越来越多人的关注。本论文设计合成一类四氧化三铁-聚多巴胺复合微球，并对其在有机反应中的催化性能进行研究。具体研究内容如下：

1、在预设合成路线的基础上，选择具体合成条件，合成出一类四氧化三铁-聚多巴胺复合微球。通过实验培养动手能力、独立思考问题解决问题的能力和初步的科研素养。预设的合成路线如下（具体实施时根据实际情况可更改路线）：

3. 研究的方法与步骤

四氧化三铁-聚多巴胺复合微球合成方法

（1）表面负载型的聚多巴胺/四氧化三铁（pda/fe₃o₄）复合微球的制备：

首先制备聚多巴胺微球，具体方法如下：量取 10 ml 乙醇，45 ml 的 tris缓冲液（10 mm，ph=8.5）混合后在 30℃的水浴中温和磁力搅拌 2 h。称取盐酸多巴胺 75 mg 溶于 5 ml tris 液中，用注射器温和注射到上述混合液中，注射时间为 5 秒。继续反应三天以上，离心，去离子水洗三遍，再用乙醇洗三遍，最后在 50 ℃的干燥箱中烘干。

4. 参考文献

[1] dubey a, vijay kumar a. a biomimetic magnetically recoverable palladium nanocatalyst for the suzuki cross-coupling reaction[j]. rsc adv, 2016, 6: 46864-46870.

[2] wang s m, fu j w, wang k, et al. facile synthesis of pd nanoparticles on polydopamine-coated fe-fe₂o₃magnetic nanochains as recyclable high-performance nanocatalysts[j]. appl surf sci, 2018, 459: 208-216.

[3] 刘书君. 聚多巴胺基纳米复合材料的制备及其在催化领域的应用[d].郑州大学, 2016.

5. 计划与进度安排

（1）2022-3-8~2022-3-19（第二、三周）在查阅文献资料的基础上，写出开题报告

（2）2022-3-22~2022-6-4（第四周到第十四周）完成合成实验以及结构表征

（3）2022-6-7~2022-6-18（第十五到十六周）撰写毕业论文并准备答辩。