利用丙烯酸对MCM-41/Fe3O4纳米复合材料进行硫醇-烯点击功能化处理：开发出一种可磁回收的固体酸催化剂，用于高效将糖类转化为5-羟甲基糠醛

《New Journal of Chemistry》：Thiol–ene click functionalization of a MCM-41/Fe3O4 nanocomposite with acrylic acid: a magnetically recoverable solid acid catalyst for efficient conversion of sugars to 5-HMF

固体酸催化剂开发及在5-HMF制备中的应用研究。通过Fe3O4纳米颗粒修饰MCM-41介孔材料并引入羧酸基团，构建了磁回收型固体酸催化剂。经FT-IR、XRD等表征证实其结构稳定性和酸性能。以果糖为原料，优化温度120℃、催化剂30mg、反应时间1h、溶剂DMSO/H2O 2:1，实现94%的5-HMF产率，催化剂循环使用性能优异，TON/TOF达25.2 h-1。

　　

开发高效的固体酸催化剂对于可持续生产5-羟甲基糠醛（5-HMF）至关重要，5-HMF是一种重要的基础化学品，可从生物质中提取。在本研究中，制备了介孔二氧化硅MCM-41，并用Fe₃O₄纳米粒子对其进行改性，以赋予其磁回收性。随后通过3-巯基丙基三乙氧基硅烷对表面进行功能化处理，引入硫醇基团，再通过与丙烯酸的硫醇-烯点击反应将羧酸官能团接枝到表面。利用FT-IR光谱、酸碱滴定、EDX、XRD、BET、TEM、SEM、TGA和VSM等分析方法对这种可磁回收的纳米复合材料进行了全面表征。该纳米复合材料结合了MCM-41的高比表面积和有序的介孔结构以及Fe₃O₄纳米粒子的磁分离性能。将其用作固体酸催化剂，用于将糖类转化为5-HMF。评估了反应温度、催化剂用量、反应时间和溶剂类型等多种反应参数对果糖转化为5-HMF的影响。优化后的反应条件为：温度120°C，催化剂用量30毫克，反应时间1小时，反应介质中二甲基亚砜与H₂O的体积比为2/1。在这些条件下，果糖的转化产率为94%的5-HMF。该催化剂在多次循环使用中表现出优异的重复使用性能，且效果损失极小。此外，计算得出其周转数（TON）和周转频率（TOF）分别为25.2和25.2 h^-1，进一步证明了所开发催化系统的效率。