《[NSFC]-感光性聚酰亚胺的制备表征及其在苯催化氢化反应中的探索研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[NSFC]-感光性聚酰亚胺的制备表征及其在苯催化氢化反应中的探索研究（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 申请代码： 受理部门： 收件日期： 受理编号： 检查保护 国家自然科学基金国家自然科学基金 申申 请请 书书 资助类别： 亚类说明： 附注说明： 项目名称： 申 请 者： 电话： 依托单位： 通讯地址： 邮政编码： 单位电话： 电子邮件： 申报日期： 2007年3月15日 国家自然科学基金委员会 您现在不能检查保护文档或打印文档，请根据以下三个步骤操作：您现在不能检查保护文档或打印文档，请根据以下三个步骤操作： 1)如果您是如果您是 Word2000 或以上版本用户，请把或以上版本用户，请把 Word 宏的安全性设为宏的安全性设为: 中中 方法方法: Word 菜单菜单-工具工具-宏宏-安全
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3、项目批准号 依托单位信息依托单位信息 名称 中南民族大学 代 码 43007407 联系人 电子邮件 电话 网站地址 合作单位信息合作单位信息 单 位 名 称 代 码 在此录入修改 在此录入修改 项项目目基基本本信信息息 项目名称 感光性聚酰亚胺/铂族纳米金属簇杂化膜的制备表征及其在苯催化氢化反应中 的探索研究 资助类别 面上项目 亚 类 说 明 自由申请项目 附注说明 申请代码 B040307:高分子功能膜 E030703:纳米复合 基地类别 预计研究年限 2008 年 1 月 2010 年 12 月研究属性 基础研究 摘摘要要 ( (限限 400400 字字) )：设计、制备单分散铂族纳米
4、金属簇/感光性聚酰亚胺杂化膜溶胀型反应器。拟 用颗粒粒径分布窄、 形貌结构确定的铂族金属纳米簇与主链感光性的聚酰亚胺制备杂化膜， 运用原位 FTIR、原位 XRD、原位 XPS、TEM 等手段考察金属纳米粒子的性状及其与聚酰亚胺 高分子主链间的相互作用。同时在制得均匀的 PI 纳米杂化膜后，考察该膜在溶胀状态下催 化苯加氢反应的催化活性和选择性。 利用感光性聚酰亚胺紫外光照射发生的2+2环化反应 控制杂化膜的溶胀程度，同时利用苯、环己烯和环己烷的极性差别，控制它们在膜中的停 留时间，从而达到控制苯的加氢程度的目的，探索获得高选择性的环己烯产物的可能性。 关关 键键 词词(用分号分开，最多 5
5、个) 感光性聚酰亚胺，纳米金属簇，杂化膜，溶胀型膜反应器 国家自然科学基金申请书 第 3 页 版本 1.014.459 项目组主要项目组主要成员成员（注: 项目组主要成员不包括项目申请者，国家杰出青年科学基金类项目不填写此栏。 ） 编号 姓 名 出生年月 性别 职 称 学 位 单位名称 电话 电子邮件 项目分工 每年工 作时间 （月） 1 1963-6-2 女教授博士 聚酰亚胺材 料设计合成 5 2 1935-10-20 男教授学士 实验设计与 指导 3 3 1956-12-27 女副教授学士 聚酰亚胺杂 化膜制备 6 4 1971-7-6 女硕士生学士 纳米金属簇 合成 8 5 1982-1
6、2-13 男硕士生学士 杂化膜的制 备 8 6 1976-8-16 男硕士生学士杂化膜表征8 7 1979-9-19 女硕士生学士 纳米金属簇 制备和杂化 8 8 1985-7-18 男硕士生学士 杂化膜制备 与性能测试 9 9 在此录入修改 总人数 高级 中级 初级 博士后 博士生 硕士生 9 4 0 5 说明: 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报（含申请者） ，总人数自动生成。 国家自然科学基金申请书 第 4 页 版本 1.014.459 经费申请表经费申请表 （金额单位：万元） 科目 申请经费 备注（计算依据与说明） 一一. .研究经费研究经费27.8000
7、1.科研业务费8.0000 （1）测试/计算/分析费3.0000 结构表征，力学性能测试等 （2）能源/动力费2.0000 电费，水费 （3）会议费/差旅费1.5000 参加两次国内学术会议注册费及差祣费 （4）出版物/文献/信息传播费1.5000 版面费，复印费，网络费 （5）其它 2.实验材料费18.0000 （1）原材料/试剂/药品购置费15.5000 药品包括进口试剂如含氟二酐和二胺， 铂族化合物 （2）其它2.5000 低值易耗品，如实验用溶剂 3.仪器设备费1.0000 （1）购置 （2）试制1.0000 特殊玻璃仪器定制，如小型减压蒸馏装置等 4.实验室改装费0.8000 无尘操
8、作台面 5.协作费0.0000 二二. .国际合作与交流费国际合作与交流费5.0000 1.项目组成员出国合作交流2.5000 参加一次国际学术会议 2.境外专家来华合作交流2.5000 邀请 1-2 名国际知名专家来校讲学，合作 三三. .劳务费劳务费2.5 研究生科研补贴 四四. .管理费管理费1.8000 学校管理费 合合 计计 37.1000 与本项目相关的 其他经费来源 国家其他计划资助经费 其他经费资助（含部门匹配） 其他经费来源合计其他经费来源合计 0.0000 国家自然科学基金申请书 第 5 页 版本 1.014.459 查看报告正文撰写提纲 报告正文报告正文 1 项目的立项依
9、据 有机-无机杂化材料由于具有将有机材料和无机材料的特性结合在一起的潜在可能性而 受到广泛的关注，成为近 20 年来材料科学研究的热点之一。几乎所有的聚合物和无机纳米 颗粒都可用于杂化材料的制备。聚酰亚胺（PI）是重复结构单元中含有酰亚胺环的芳杂环 聚合物,它是迄今为止在工业领域应用的耐热等级最高的聚合物材料,加之其具有优异的力 学性能,因而被广泛地应用于航空航天、电子电气等领域，被称做“解决问题的能手” 。它的 高热稳定性和高玻璃化转变温度有助于稳定以纳米尺寸分散在其中的微粒,使纳米颗粒不易 发生絮凝或成长。同时它的成膜性能极其优良，因而在有机-无机杂化膜的制备与应用上一 直受到特别的青睐。
10、 代表性的工作有美国 Espuche 小组制备的含银或钯的聚酰亚胺杂化膜， 并研究了杂化对气体透过性的影响 1；美国 Marand 小组制备的含 SiO 2的杂化膜 2；意大 利 Musto 对杂化材料的力学性能进行了研究3； 德国 Fritsch 制备了贵金属均匀分散的聚酰 亚胺杂化膜，详细研究了杂化膜对甲烷等气体的选择性透过并研究了该杂化膜对 N2O5+H2 反应的催化性能4,5；美国 Southward 小组制备了含钯的聚酰亚胺杂化膜，研究了其光反射 和电导性能6；Mark 小组通过溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺-陶瓷杂化材料7；日本 Deki 制备 了单分散的铜纳米粒子/聚酰亚胺杂化膜8,9
11、。我国上海交通大学应杰10、浙江大学朱宝库 11、天津大学钟顺和12、中科院化学所杨士勇13、长春应化所丁孟贤14、吉林大学陈春 海 15等在聚酰亚胺杂化材料方面也做了很好的工作。 但在 PI 纳米杂化材料的研究中有关杂 化材料中的相界面问题尚缺少足够重视，大量的研究遵循的路线是选取无机纳米粒子和聚 酰亚胺种类，制备纳米杂化材料，并对某一方面性能进行测试，对纳米粒子在膜中的形成 或转变，PI 与纳米粒子之间的相互作用研究尚不够深入。 当前在国际上，纳米金属簇的研究十分活跃。纳米金属簇属介观相，它具有与微观金 属原子和宏观金属相所不同的性质，受到学术界的普遍关注。纳米金属簇的研究在许多领 域扮演
12、着重要的角色。由于纳米金属簇具有很高的表面体积比，决定它具有超常的化学活 性；又由于它粒径均匀与构型丰富，决定它具有优良的催化选择性和多样性，因此新型的 结构确定的纳米金属簇催化剂的研究和开发已经成为纳米金属簇科学研究的核心内容之一 16，17。本研究组成员之一刘汉范教授多年来开展纳米金属簇的合成与催化研究，有良好的 基础积累18-20。 本项目申请人张爱清和另一主要成员李香丹教授多年来一直从事聚酰亚胺材料的研究 21-24，在聚酰亚胺材料设计、合成和性能等方面积累了比较丰富的经验。2001 年设计合成 了侧链感光性的聚酰亚胺，近几年又设计合成了两种感光性的二胺（3，3-二氨基查尔酮 和 1,
13、 5-二芳氨基-1,4-戊二烯-3-酮） ，可合成主链具有感光的聚酰亚胺。 基于上述国际、国内研究现状的分析和我们的前期工作基础，本项目提出设计、制备 国家自然科学基金申请书 第 6 页 版本 1.014.459 单分散铂族纳米金属簇/感光性聚酰亚胺杂化膜溶胀型模型反应器。拟用颗粒粒径分布窄、 形貌结构确定的铂族纳米金属簇与主链感光性的聚酰亚胺制备杂化膜，利用苯与芳香聚酰 亚胺结构上的相似性，从而使杂化膜发生溶胀，苯通过溶胀的方式与杂化膜中的金属簇表 面的活性中心相接触，发生催化反应。这是一个全新的概念，因为传统的膜反应器利用的 是气态小分子反应物（如 H2，CO，CO2，CH4）等在膜中的溶
14、解-扩散，而这里我们运用的 是液态反应物在膜中的溶胀传质过程，所以我们将这类杂化膜命名为溶胀型膜反应器。可 以预期这类新型膜反应器的探索研究有可能大大扩展膜反应器的适用范围，具有重要的理 论意义和潜在的应用价值。我们选择苯的选择性催化氢化作为模型反应来研究，设想利用 反应物苯与产物环己烯和环己烷极性的差别，控制它们在膜中停留时间，从而达到控制苯 的加氢程度，期望得到高选择性的环己烯产物。 提出上述设想有以下几个方面的理由： 1 聚酰亚胺膜反应器虽然已有报道25，但都只在反应物为比较小的分子（如 H2，CO， CO2，CH4）时应用，对于小分子，反应物以气体通过膜反应器发生化学反应，产物从 另一
15、侧脱出。对于苯这样的较大分子的催化膜反应器目前还未见有文献报道。我们提出 溶胀型膜反应器这一新概念，其工作原理将完全不同于过去用于气态反应的膜反应器， 值得探索。 2 感光性聚酰亚胺在苯中不溶，只能发生溶胀，其溶胀程度可通过膜的厚度在一定范围内 控制。但通过紫外光的光照可以方便地控制感光性聚酰亚胺的交联密度，从而可以更准 确地控制其溶胀程度。同时感光性聚酰亚胺在紫外光照射下发生2+2的环丁烷化反应， 电子杂化状态从 sp2变化到 sp3，这样的转变对纳米粒子及其催化活性产生什么样的影 响也是一个值得研究的问题。 3 铂族纳米金属簇具有高的苯加氢催化活性，但由于纳米粒子属介稳相，它不稳定，容易 在反应过程中发生絮凝而失活。又由于这些金属价格高，应用中必需解决其回收问题， 即使用负载化的方法，催化剂的稳定性及贵金属的流失往往也难以保证。现在将纳米粒 子均匀地分散在聚酰亚胺薄膜中，就有可能同时解决纳米粒子的稳定性问题和回收问 题。 4 苯催化加氢反应是典型的有机催化反应,无论在理论研究还是在工业生产上,都具有十分 重要的意义。自 20 世纪 80 年代以来,国内外对尼龙单体的生产提出了新的
