催化是现代化学工业发展的基石,发展新功能催化剂是时代发展的迫切需求。实际催化过程多涉及串联催化过程,然而目前串联催化剂不仅涉及不同组份间的相互干扰,且无法实现可调制的催化作用,从而无法满足实际催化作用的需求。本文针对当前催化发展的现状,模仿部分生命作用过程,设计一系列具有温度响应的串联聚合物反应器(即具有部分生物功能的催化剂)。研究内容可概括为以下几方面:为实现反应器在不同温度下进行不同反应,本文受叶片气孔的启发,将分区催化引入反应器的设计,合成出分区响应的串联催化反应器。该聚合物反应器像植物叶片气孔一样,可使聚合物通道随温度变化,巧妙设计响应的温度区间,使聚合物反应器实现从单步到串联再到单步的反应切换。在上述研究基础上,为实现在不同温度下进行不同的串联催化反应,受生物酶催化作用的启发,将分子印迹技术融入到智能反应器的设计中来,巧妙避免不同底物的竞争,从而使反应器在低温与高温区域分别进行不同的串联反应。此外,为迎合实际催化过程的复杂性,本文还设计了开关可换向的新概念串联反应器。研究以新型温度响应材料为基础,融入串联催化作用的控制机制,发展出了开关可换向的新概念智能反应器。该反应器在低温区域可进行串联催化,在高温区域不进行反应,从而为发展智能串联聚合物反应器提供了有益的参考。基于以上设计,本文考虚实际过程的复杂性,其涉及的串联/非串联过程、分区催化、开关换向等三个方面进行了系统完整的研究,以仿生设计方法为基础,现实了分区响应、底物通道可变聚合物串联反应器设计,并阐明了其原理,为智能反应器的设计提供了有益的参考,为智能催化的发展提供了前期基础。