氮富集树枝状六亚甲基四胺修饰磁性纳米反应器：可持续催化有机反应的新一代材料

为解决传统多相催化剂效率低且难以回收的问题，印度研究人员开发了一种基于Fe3 O4 @(TEA-HMTA)2 的磁性纳米反应器。该材料通过枝状六亚甲基四胺(HMTA)修饰磁铁矿纳米颗粒，构建了具有丰富活性位点和高氮含量的可回收催化平台。研究表明，该纳米反应器可负载钯、铜等金属形成金属树枝状大分子(MDs)，在aza-Michael加成、Heck偶联等反应中表现出高催化活性（最高收率90%）和优异循环性能（TON达21,546），为绿色化学提供了新型多功能催化体系。

　　

在绿色化学领域，传统多相催化剂虽易于回收但催化效率低下，而均相催化剂效率高却难以分离，这一矛盾长期制约着化工生产的可持续发展。磁铁矿(Fe₃
O₄
)纳米颗粒因其超顺磁性和易功能化特性被视为理想载体，但如何构建兼具高活性位点密度和结构稳定性的催化体系仍是重大挑战。印度Bhabha原子研究中心的研究团队创新性地将树枝状化学与磁性纳米技术结合，开发出氮富集的HMTA修饰磁性纳米反应器，相关成果发表在《Next Nanotechnology》。

研究采用分步功能化策略：首先通过TMSPED硅烷偶联剂在Fe_{O4
表面引入氨基，随后交替进行三(2-溴乙基)胺(TBEA)烷基化和HMTA接枝形成树枝状结构。通过CHNS元素分析、FTIR和VSM验证材料组成，利用FESEM/HRTEM表征形貌，并采用ICP-AES定量金属负载量。}

3.1 纳米反应器表征
FTIR证实材料存在Fe-O(540 cm^-1
)和C-N(1620 cm^-1
)特征峰；VSM显示饱和磁化强度从40 emu/g降至14 emu/g但仍保持超顺磁性；HRTEM显示核壳结构，EDS验证成功负载Cu(16 mg/g)、Pd(8 mg/g)和Mo(36 mg/g)。

3.2 催化性能
在aza-Michael加成中，Fe₃
O₄
@(TEA-HMTA)₂
水相催化收率达85%（TON=21,546）；Cu-MD催化的Henry反应收率90%（TON=4,736）；Pd-MD在无溶剂Heck偶联中收率92%（TON=10,222）。相转移催化反应显示55%收率，证实季铵盐位点的双重功能。

该研究开创性地将磁性回收、树枝状高载药量与多金属负载能力整合于单一平台，不仅实现了"均相催化多相化"的理想目标，其模块化设计更为定制化催化剂开发提供了新范式。特别值得注意的是，水相催化体系的成功构建显著提升了过程绿色度，而惊人的TON值表明其工业应用潜力。这种"纳米反应器"概念有望拓展至更多催化体系，推动可持续化学制造的发展。