由于磁性纳米粒子其具有顺磁性、高比表面积和能锚定和吸附功能分子的活跃表面等性质受到了很多研究者的关注。例如通过添加外部磁场可以解决均相催化剂在反应介质中高效分离的问题,通过对磁性纳米粒子形状大小、形状、组成以及电子结构的设计,其相比于传统的催化剂和吸附剂在反应活性、选择性和稳定性上都有了很大的提高。
环糊精是由淀粉在酶降解过程中生成的水溶性环状低聚糖的总称,其独特的空腔结构常常被用作主体分子的包合。环糊精能与尺寸合适的客体分子通过范德华力、氢键、疏水性等相互作用,并由此显示出类似于酶与底物的匹配性。基于此,设计β-环糊精修饰的核壳结构的杂化磁性纳米粒子,探究了其在催化苯甲醇和吸附苯酚上的应用前景,取得了以下成果:
1.通过热分解法、溶胶-凝胶法和环氧开环反应成功的制备了Fe3O4@SiO2-GpTSCD磁性纳米粒子,其兼有β-环糊精的催化效果和磁性纳米粒子的可磁分离性。Fe3O4@SiO2-GpTSCD磁性纳米粒子在次氯酸钠和双氧水体为氧化剂的苯甲醇的催化氧化反应中都展现出较高的催化效率,并且超过环糊精自身的催化效率。
2.通过经典的超支化聚酰胺-胺的合成方法(迈克加成反应和酰胺化反应)在硅壳包覆的四氧化三铁纳米粒子上制备出核壳结构的β-环糊精修饰的Fe3O4@SiO2-h-pAMAM-CD磁性纳米粒子。通过实验证实,其通过β-环糊精的主客体作用可以去除水溶液中的苯酚。5mg纳米粒子吸附25mg/L苯酚时,能在6小时左右达到吸附平衡,总的吸附量为0.24μmol,这为有机物污水的除去提供了潜在应用价值。