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液相有机反应传统上常常采用均相催化剂,如常见的均相Lewis催化剂、有机催化剂、离子液体型催化剂等。但均相催化剂在液相反应的分离和回收工艺比较复杂,这就导致了资源极大的浪费,不符合当前倡导的绿色化学和能源高效利用的理念。因此,均相催化剂多相化具有重要的应用价值,如γ-Al2O3、沸石、分子筛、黏土等作为载体的非均相催化剂等。这些多相催化剂虽然比均相催化剂在重复使用情况得到了显著的改善,但是回收过程中离心、过滤或者沉降等分离方式的操作也相对较为繁琐,回收周期较长,在固液分离过程中,难免会造成催化剂的损失。因此,催化性能优异又便于回收循环使用的高效非均相催化剂,就成了人们争相研究的热点。MOF材料因其比表面积大、孔径及孔道结构的可控性并且在金属或者配体上易于功能化等诸多的优势,因此受到了人们的广泛关注。尤其,当MOF材料作为非均相催化剂应用到固-液相的有机反应中,充分体现了其催化活性优异,对目标产物选择性高的特点。因此我们设想在磁性纳米材料的表面原位生长出MOFs晶体结构,这样就可以同时利用MOF材料催化活性的优势,以及复合材料的超顺磁性。保证了催化剂在外磁场存在下快速分离,简化了固液分离的操作时间和步骤,最大限度地降低了催化剂的损失。本文制备出一系列的不同MOFs含量的磁性MOFs@SiO2@Fe3O4类型材料,如UiO-66-SO3H@SiO2@Fe3O4、MIL-101(Cr)@SiO2@Fe3O4、 Y-MOF@SiO2@Fe3O4。其中部分催化剂还采用了后修饰或者负载等功能化手段,制备出双功能磁性MOFs催化剂。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附/脱附、原位红外(FT-IR)、VSM等表征手段,对双功能磁性MOFs催化剂的结构进行表征,并且用Knoevenagel缩合反应、缩醛反应和Aza-Michael加成反应评价了这些双功能磁性催化剂的催化活性,考察了不同反应条件对催化剂催化活性的影响以及催化剂的重复实用性。1、用DMF功能化的不同MIL-101(Cr)含量的磁性MIL-101(Cr)@SiO2@Fe3O4催化剂都具有明显的XRD晶体结构以及良好的超顺磁性。在糠醛和氰乙酸乙酯的液相Knoevenagel缩合反应中,表现出了良好的催化反应性能,并且随着MOFs含量的增加,氰乙酸乙酯的转化率会增加。以MIL-101(Cr)含量为30%的磁性MIL-101(Cr)@SiO2@Fe3O4催化剂为例,在40℃下反应1h,氰乙酸乙酯的转化率可达99%；并且当苯环上有吸电子基时,转化率会明显增加。反应后的催化剂用外加磁场进行磁性分离,重复使用五次后,氰乙酸乙酯的转化率没有明显下降。2、不同胺类物质嫁接功能化的磁性Amine-MIL-101(Cr) @SiO2@Fe3O4催化剂都具有良好的超顺磁性和相似的晶体结构,在糠醛和氰乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应中,表现出了很好的催化反应性能。其中,乙二胺嫁接功能化的磁性30%MIL-101(Cr) @SiO2@Fe3O4催化剂(记作NMM-2),在40℃下反应1小时,氰乙酸乙酯的转化率可达98.8%。经重复使用性实验证实,催化剂具有优异的循环使用性能。3、MOFs含量10%的磁性UiO-66-SO3H@SiO2@Fe3O4催化剂具有大的比表面积和很好的超顺磁性能,在环己酮与甲醇的缩醛反应中表现出了很好的催化性能。其中,MOFs含量为10%的磁性UiO-66-SO3H@SiO2@Fe3O4催化剂,在30℃下反应10h,对环己酮的转化率可接近80%。另外,磁性UiO-66-SO3H@SiO2@Fe3O4催化剂循环使用五次时,环己酮的转化率依然保持在70%以上,具有优异的循环使用性能。4、合成制备了不同Y-MOF含量的磁性Y-MOF@SiO2@Fe3O4催化剂。磁性Y-MOF@SiO2@Fe3O4催化剂在苯胺和丙烯酸甲酯的Aza-Micheal加成反应性能中表现出了很好催化性能。其中,Y-MOF含量为43.3%的磁性Y-MOF@SiO2@Fe3O4催化剂,在80℃下反应6小时,反应的转化率可达88%。经重复使用性实验证实,催化剂具有优异的循环使用性能。制备的四种双功能磁性MOFs@SiO2@Fe3O4同时具备MOFs和Fe3O4磁核两种结构,均为直径在100-200 nm具有核-壳结构的纳米颗粒。将其应用到非均相有机反应中,取得了很好的效果。双功能MOFs@SiO2@Fe3O4复合材料,继承了MOF材料比表面积大,催化性能好,对目标产物选择性高的特点；同时作为磁性非均相催化剂,回收方便快速,大大增强了其重复使用性,具有优异的工业应用潜力。