羟丙基甲基纤维素衍生物的合成及性能研究

柴翠元，董海丽，杨 朝

(淮南联合大学 化工系，安徽 淮南 232028)

0 引言

在进行羟丙基甲基纤维素衍生物的合成过程中，需要结合羟丙基甲基纤维素衍生物的催化剂前体和配体的比例特征进行电化学性能分析，建立羟丙基甲基纤维素衍生物化学结构模型。对羟丙基甲基纤维素衍生物的目标产物进行化学性能检测，研究羟丙基甲基纤维素衍生物的合成方法及性能测试受到人们的极大关注[1]。对羟丙基甲基纤维素衍生物的合成性能分析是通过有机合成中间体的特征分析实现的，根据羟丙基甲基纤维素衍生物的烯丙基硼酸分布特征信息，以顺丁烯二酸H2FUM、对苯二甲酸H2BDC和二羧酸H2BPDC作为配体，与INOL 衍生物进行催化活性分析，结合烯丙基氯化钯(II)二聚体的氧化特性，进行羟丙基甲基纤维素衍生物的催化活性分析，提高羟丙基甲基纤维素衍生物分子的活性，从而提高羟丙基甲基纤维素衍生物吸光度。本文分析羟丙基甲基纤维素衍生物的合成及性能测试，结合对羟丙基甲基纤维素衍生物的化学结构特征分析，进行羟丙基甲基纤维素衍生物的人工合成及制备方法研究，在钯配合物的作用下，实现羟丙基甲基纤维素衍生物的配合物特征分析，提高羟丙基甲基纤维素衍生物的催化能力及电解活性，并进行了实验结果分析，得出有效性结论。

1 羟丙基甲基纤维素衍生物的结构分析及合成方法

1.1 羟丙基甲基纤维素衍生物的化学结构分析

为了实现对羟丙基甲基纤维素衍生物的合成及性能研究，首先分析羟丙基甲基纤维素衍生物的化学结构模型[2]，纤维素衍生物的正价结构特征有+2、+3、+4，由于羟丙基甲基纤维素衍生物的不同配位体，如顺丁烯二酸H2FUM配位体、对苯二甲酸H2BDC配位体和二羧酸H2BPDC配位体具有不同的配位键，根据羟丙基甲基纤维素衍生物的内氢断裂C-O键的结构形式，分析羟丙基甲基纤维素衍生物通过催化合成Poly(NIPAM-CO-B18C6Am)的分子结构模型[3]，得到羟丙基甲基纤维素衍生物的簇聚能环结构模型，如图1所示。

图1 羟丙基甲基纤维素衍生物的簇聚能环结构模型

根据图1所示的羟丙基甲基纤维素衍生物的簇聚能环结构分布，进行衍生物的基化反应分析，引入磁性纳米氧化铁γ-Fe2O3/RGO为催化剂，在氧化加成反应作用下，羟丙基甲基纤维素衍生物的基化反应为：

Fe2++ 2Fe3++ 8OH-→ Fe3O4+ 4H2O

(1)

n (Fe2+)：n (Fe3+)：n (OH-)=1：2：8(摩尔比)

1.2 合成原理分析

为进一步分析羟丙基甲基纤维素衍生物的分子拓扑形状及合成原理，在超分子组装结构模式下，对羟丙基甲基纤维素衍生物进行配位键检测，使用四氢呋喃作为催化剂[4]，采用手性二硼酸酯作为衍生物，进行羟丙基甲基纤维素衍生物的电荷的分离效率分析，分析羟丙基甲基纤维素衍生物合成的主要反应如下：

C+CO2←→2CO

(2)

C+H2O←→CO+H2

(3)

CH4+H2O←→CO+2H2

(4)

CH4+2H2O←→CO2+4H2

(5)

CH4(g)+CO2(g)←→2CO(g)+2H2(g)

(6)

通过上述化学反应分析[5]，得到羟丙基甲基纤维素衍生物合成的形貌图如图2所示。

图2 羟丙基甲基纤维素衍生物的合成形貌图

根据图2的合成形貌图得知，引入CdS合成羟丙基甲基纤维素衍生物，以γ-Fe2O3/RGO为合成催化剂。图(b)可以看出，CdS 纤维素粒子吸附度较低，粒子吸附性较差，难以合成羟丙基甲基纤维素衍生物。引入γ-Fe2O3/RGO 作为合成反应的催化剂，图(c)可以清楚地看出，γ-Fe2O3/RGO复合物作为羟丙基甲基纤维素衍生物的主要官能团，含氧基团的特征峰强度具有显著增强性，具有明显的吸收峰，γ-Fe2O3/RGO的光吸收特性有利于羟丙基甲基纤维素衍生物的光催化活性反应；CdS 纤维素粒子通过光催化活性反应，能够更好的吸附合成羟丙基甲基纤维素衍生物[6]。

图3 羟丙基甲基纤维素衍生物的合成示意图

2 化学性能的研究

2.1 羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度特性分析

采用三苯基膦作为配体进行羟丙基甲基纤维素衍生物的氢键配位合成，构建羟丙基甲基纤维素衍生物的基化反应模型，采用呋喃或乙醚作溶剂进行电化学反应分析，采用光谱特征分析方法，进行羟丙基甲基纤维素衍生物的手性磷酸催化合成，在进行10min、20min、40min和60min的反应作用下，分析羟丙基甲基纤维素衍生物的光谱特征并进行合理性筛选[7]，以甲苯作为最适合的反应溶剂，进行羟丙基甲基纤维素的SPINOL 衍生特征分析，得到吸光度分布如图4所示。

图4 羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度分布

由图4可以看出，羟丙基甲基纤维素衍生物在光波长为550nm时吸光度开始降低，在550nm波长以后，羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度急剧下降，并且吸附时间越长，羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度越差。为了提高羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度，需要对羟丙基甲基纤维素衍生物的催化机理进行研究，并优化其催化性能，提高羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度。

2.2 羟丙基甲基纤维素衍生物的催化机理研究

以Zr为金属中心,对苯二甲酸H2BDC为有机配体的UiO-66具有较好的热稳定性，光催化降解活性表现为先上升后下降。在上述分析羟丙基甲基纤维素衍生物的合成机理的基础上，进行羟丙基甲基纤维素衍生物的催化机理分析，采用光谱分析法，得到羟丙基甲基纤维素衍生物内氢在400nm-800nm光谱上的C-O键拓扑结构。通过对羟丙基甲基纤维素衍生物的催化合成，得出UiO-66(Zr)四分体结构模型，结合光催化、光电化反应过程，用磁铁将催化剂吸出，根据羟丙基甲基纤维素衍生物的光生电荷的复合特性，实现对羟丙基甲基纤维素衍生物内氢断裂C-O键四分体快速检测。结合对羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光程度的催化判断结果，进行吸附能力热稳定性判断，在离子交换作用下，采用称重法测定合成的羟丙基甲基纤维素衍生物的催化特性，通过共价键与有机分子结合[8]，在1,4-二氧六环中续以200 mL·min-1的速度进行NI衍生物的溶解性测试，对用于负载药物的羟丙基甲基纤维素聚合物，采取芘荧光探针法进行催化反应及合成，分析HA-NI6.5 胶束的 TEM 图[9]，得到羟丙基甲基纤维素衍生物的催化反应聚集形态图如图5所示。

图5 羟丙基甲基纤维素衍生物的催化反应聚集形态图

2.3 反应条件的优化

根据羟丙基甲基纤维素衍生物的催化机理，进行化学反应条件优化分析[10]。当聚合物达到临界胶束状态时，在疏水作用力下，进行γ-Fe2O3/RGO聚合物链优化，采用超声法制备羟丙基甲基纤维素衍生物的醛类底物，形成烯丙基钯中间体。在联硼酸频纳醇酯发生离子反应的同时分离中间产物，以脂肪醛和甲氧基肉桂醛作为催化剂，在苯甲醛衍生物的电中性或吸电子取代基中进行羟丙基甲基纤维素衍生物的反应条件优化控制[10]，构建高烯丙醇产物的配体反应模型。在催化条件优化下羟丙基甲基纤维素衍生物的室温磁滞回线如图6所示。

图6 催化条件优化下羟丙基甲基纤维素衍生物的室温磁滞回线

分析图6可知，磁化强度M随着磁场强度H的增加而增加，说明催化剂的活性得到了提高。

3 实验及结果分析

CdS/RGO/γ-Fe2O3为合成羟丙基甲基纤维素衍生物的催化剂，在催化强度优化后，分析羟丙基甲基纤维素衍生物的合成性能，分析CdS及γ-Fe2O3/RGO催化活性，实验样本基础配方见表1。

表1 实验样本基础配方

测试在不同光谱强度下羟丙基甲基纤维素衍生物的光催化活性，得到测试结果见表2。

表2 羟丙基甲基纤维素衍生物的光催化活性测试结果

分析表2得知，在优化的羟丙基甲基纤维素衍生物反应条件下，随着光谱强度提升，羟丙基甲基纤维素衍生物基质溶剂的电极峰值逐渐提升，说明光生电子具有足够强的还原能力，得到的羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光性较强。

进一步测试羟丙基甲基纤维素衍生物的化学稳定性，采用X-射线衍射仪(XRD, D8 AD)进行羟丙基甲基纤维素衍生物的光谱特征扫描，在60 mL 5 mg/L的聚丙烯胺盐酸盐(PAH)(1 g·L-1)溶液中搅拌3h，进行电离反应测试，得到结果如图7所示。

图7 羟丙基甲基纤维素衍生物的吸附活性测试

图7(a)为反应条件优化前的羟丙基甲基纤维素衍生物分子的电离反应示意图，图7(b)为反应条件优化后的羟丙基甲基纤维素衍生物分子的电离反应示意图。分析图7得知，在优化反应条件后，γ-Fe2O3/RGO的催化能力得到了提高，提高了羟丙基甲基纤维素衍生物中的γ-Fe2O3官能团的电离还原能力，是γ-Fe2O3官能团能够从电解质中电离出来，提高了羟丙基甲基纤维素衍生物分子的吸附活性，从而提高了羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度。

4 结语

结合γ-Fe2O3/RGO复合物催化剂前体和CdS配体来合成羟丙基甲基纤维素衍生物。进行电化学性能分析，吸光度特征分析。结合对羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光程度的催化判断结果，进行吸附能力热稳定性判断，羟丙基甲基纤维素衍生物的室温磁滞回线在离子交换作用下，测定合成的羟丙基甲基纤维素衍生物的催化特性，提高催化剂活性和降解活性，实现反应条件的优化。试验分析得出，采用上述的提升催化剂活性的方法合成羟丙基甲基纤维素衍生物，得到衍生物分子的吸附活性较强，从而提高了羟丙基甲基纤维素衍生物的吸光度。