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金属纳米粒子作为催化材料在很多类型反应中都显示出优异的催化性能,因而具有良好的应用前景。然而,高比表面能容易使纳米粒子间发生聚集,导致其催化活性下降。利用高分子化合物修饰金属纳米粒子有效解决金属纳米粒子聚集问题,是催化领域中一个重要研究课题。本文利用具有锚定位点的高分子化合物设计、制备了系列高分子基金属纳米催化材料,主要从调控催化材料的活性、选择性和稳定性方面展开研究。1.本文建立了一种原位生成四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子（NPs）的简便方法,制备了磁性支化聚乙烯亚胺纳米凝胶（Fe3O4/bPEI）。通过调节支化聚乙烯亚胺纳米凝胶和Fe3O4前驱体的比例,可以调控所制备磁性纳米凝胶的形貌和磁性。在支化聚乙烯亚胺纳米凝胶表面原位生成的Fe3O4 NPs粒径约为13 nm,且与支化聚乙烯亚胺纳米凝胶之间有一定的相互作用。由于高分子网络中存在高密度的氨基,Fe3O4/bPEI磁性纳米凝胶可用作不同pH值下阴离子染料刚果红的高效吸附剂,而且还可用作刚果红和亚甲基蓝混合溶液中刚果红的选择性吸附剂。支化聚乙烯亚胺凝胶和磁性Fe3O4 NPs的有机结合,使Fe3O4/PEI磁性纳米凝胶成为一种多功能新型纳米高分子材料。2.支化聚乙烯亚胺因其骨架和末端存在大量氨基,可以用作优良的金属催化剂载体,解决催化反应中纳米粒子之间聚集的问题。因此,本文选择上述制备的Fe3O4（2）/bPEI作为Pd NPs载体,制备可磁性分离的Pd-Fe3O4（2）/bPEI催化剂。表征实验结果证明,Pd NPs均匀分散在载体表面,且Fe3O4 NPs依然保持其晶态结构。催化实验结果证明,Pd-Fe3O4（2）/bPEI催化剂在催化还原硝基酚反应中具有很高的活性,并可以通过外加磁场方便的分离,而且循环使用10次未发现明显的活性损失。3.传统炔烃加氢使用的Lindlar催化剂一般含有铅或喹啉等环境有害物质,因此,本文制备一种绿色、磁性可回收的Pd基纳米催化剂用于炔烃选择性加氢。首先采用循环接枝的方法在Fe3O4 NPs表面接枝一层富含氨基的支化聚乙烯亚胺高分子层,而后将Pd NPs负载于支化聚乙烯亚胺接枝的Fe3O4 NPs之上,制得Pd/bPEI-Fe3O4纳米催化剂。该催化剂在二苯乙炔选择性加氢为顺式二苯乙烯的反应中显示出较好的催化活性和选择性,并可通过外加磁场方便的分离。4.金属纳米粒子不易分离的问题是制约其应用的关键问题。本文利用烷基修饰的超支化聚（酰胺-酯）和不同脂肪族胺为协同稳定剂,制备系列具有机溶解性且粒子尺寸可控的Pd NPs。在二氯甲烷/水两相催化体系中,该类催化剂在模型反应中显示出优异的催化活性。实验结果表明,以高浓度高分子和长链脂肪族胺为协同稳定剂条件下制备的Pd NPs,具有更小的粒子尺寸和更好的有机溶解性。烷基修饰的聚超支化（酰胺-酯）和油胺协同稳定的Pd NPs显示出最好的催化活性,并可方便的从两相催化体系中分离,且循环使用10次仍能使反应转化率在较短时间内达到100%。此外,协同稳定的Pd NPs在存放35天后其活性和稳定性没有明显变化。5.为了开发高活性过渡金属催化剂,本文通过聚乙二醇（800）和锆（Zr）修饰镍硼非晶态合金（Ni-B）,制备了纳米尺寸的NiZrB-PEG（800）非晶态合金催化剂,并首次将其用于催化苯甲酸选择性加氢为环己基甲酸的反应。实验结果表明,Zr和PEG（800）的协同作用,显著提高了催化剂的比表面积,减小了纳米粒子尺寸,使催化剂具有更多的催化活性中心,从而解释了该催化剂在苯甲酸加氢反应中具有高活性的原因。此外,溶剂对反应结果影响显著:当使用以水为代表的极性溶剂时,溶剂对苯甲酸分子在催化剂表面吸附具有定向作用,使羧基部分趋于朝向水,从而高选择性地生成苯基加氢产物环己基甲酸;而当使用以环己烷为代表的非极性溶剂时,则定向作用消失,反应的选择性较差。6.为了进一步提高NiZrB-PEG（800）催化剂的活性和稳定性,本文制备了负载型NiZrB-PEG（800）催化剂。通过在反应体系中加入适量的碱,在环己烷中也可使环己基甲酸的选择性从50.3%提高到93.5–95.7%,同时转化率均高于92.3%。即使底物1 mol%的碳酸钾就可有效地提高环己基甲酸的选择性;同时降低的反应温度也有助于选择性的提高。环己基甲酸选择性的提高是由于原位生成的苯甲酸钾中和部分催化剂表面酸性位点,从而抑制苯甲酸中羧基的加氢脱氧副反应。综上所述,我们从提高催化效率和分离效率的角度出发,成功设计并制备了系列新型高分子基金属纳米催化材料,主要考察了所制备催化剂的活性、选择性以及稳定性的影响因素,并给出了合理解释和规律性的认识,以期为进一步制备具有工业应用价值的高分子基金属纳米催化剂提供有益借鉴。