壳聚糖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

壳聚糖，英文名称chitosan，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为β-(1一4)-2-氨基-2-脱氧-d-葡萄糖。壳聚糖的生物相容性、安全性、微生物降解性良好，这些优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。

1859年，壳聚糖由法国科学家c. rouget将甲壳素浸泡在浓koh溶液中首先得到。纯的壳聚糖是一种白色或灰白色半透明的片状或粉状固体，无味、无臭、无毒性，略带珍珠光泽。由于壳聚糖存在大量的氨基和羟基，在特定的条件下能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围，使壳聚糖成为一个环境友好的催化剂载体材料。其负载的贵金属催化剂（钯、银等）具有高活性、高选择性和良好的稳定性，能够有循环使用多次，已经用于催化剂多种反应体系。在氢化反应、碳基化反应、suzuki和heck偶联反应及烯烃的不对称反应中，均显示出了高的催化活性和选择性。

纳米粒子由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应而显示出独特的物理化学特性，近年来，以壳聚糖为原料制备的纳米粒子由于其在药物运输、基因治疗、污水处理等方面具有广泛的用途而备受关注，成为当前的研究热点。在水处理方面，壳聚糖可用作吸附剂、絮凝剂、重金属离子螯合剂等。其最大优点是不会产生二次污染，目前最大用量是作为无毒的阳离子絮凝剂处理有机废水和鳌合废水中的有毒金属离子。

2. 研究内容和预期目标

近年中生物基聚合物因其自身的生物医学应用价值得到了全世界的关注，并在催化剂的应用方面受到广泛关注。甲壳素是自然界中仅次于纤维素的第二大类生物材料，壳聚糖则是甲壳素脱乙酰化的产物。它是一种白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体，不仅水溶性比甲壳素大大改善，化学性质也活拨的多，其无毒可回收特性在工业化生产中得到广泛的应用。壳聚糖是一种特殊的天然高分子化合物，具有大量的氨基和羟基基团，通过配位作用与过渡金属或者贵金属进行偶合得到壳聚糖的金属配合物。本论文设计合成一类四氧化三铁-壳聚糖复合微球，并对其催化性能进行研究。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-壳聚糖复合微球。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

1、fe₃o₄的制备：化学共沉淀法

将20 ml fecl₃（1.0 mol/l）与5 ml fecl₂（2.0 mol/l，在2.0 mol/l的盐酸溶液中配制）溶液混合均匀加入到250 ml 0.7 mol/l的氨水溶液中，离心分离后所得的黑褐色沉淀用150 ml2.0 mol/l的高氯酸分散，用超纯水洗至中性，干燥，得到fe₃o₄纳米粒子。

2、壳聚糖基磁性纳米复合材料的制备：

4. 参考文献

[1] hajipour a r,rezaei f, khorsandi z. pd/cu-free heck and sonogashira cross-coupling reactionby co nanoparticles immobilized on magnetic chitosan as reusable catalyst[j].green chem, 2017, 19(5): 1353-1361.

[2] hasan k, shehadi i a, dek al-bab n, et al. magnetic chitosan-supported silver nanoparticles: aheterogeneous catalyst for the reduction of 4-nitrophenol[j]. catalysts, 2019,9: 839.

[3] 周靖辉. 改性的磁性纳米负载钯催化一锅法还原胺化反应、缩醛化反应和加氢反应[d]. 兰州大学, 2014.

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（第十五周到第十六周）撰写毕业论文并准备答辩。