水凝胶/纳米金属复合催化剂是一类重要的负载型纳米催化材料，纤维素是一种来源广泛的生物质资源，污水处理是环境催化领域亟待解决的关键问题。最近，我院谢海波教授团队在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（一区，IF=8.6）发表题为“Cellulosic protic ionic liquids hydrogel: A green and efficient catalyst carrier for Pd nanoparticles in reduction of 4-nitrophenol in water” (Chemical Engineering Journal, 2019, 372, 516-525)，第一作者为我院2016级硕士研究生李想（现天津大学化工学院攻读博士研究生）。

图一、水凝胶纳米复合材料构建

本论文基于课题组前期开发的CO₂­/DMSO/TMG可逆衍生化溶解体系，将棉浆纤维素溶解后使用丁二酸酐和均苯四甲酸酐进行衍生化，首次制备出具有交联结构和质子型离子液体官能团的纤维素质子型离子液体水凝胶。基于合成的水凝胶，以PdCl₂为前驱体，在水凝胶的三维网络中原位负载了钯（Pd）纳米颗粒，制备出纤维素质子型离子液体凝胶/纳米Pd复合催化材料（Pd@CPH）。Pd纳米颗粒在水凝胶中分布均匀、分散均一。基于合成的Pd@CPH复合催化材料，使用其催化水体中常见有机污染物对硝基苯酚（4-Np）的还原反应以产生高附加值的化工中间体对氨基苯酚（4-Ap）。实验结果表明，首次催化转化率达到99%，并且实现10次循环使用后催化活性没有明显降低。总的来说，本工作既为纤维素基环境友好型功能材料的制备与应用贡献了新的思路，又为污水处理领域的固有难题提供了新的解决方案。

图二、不同水凝胶纳米复合材料催化反应动力学

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894719309003?via%3Dihub