一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉑納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法
【專利摘要】一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉑納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，本發(fā)明涉及磁性催化劑的制備方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)存在催化活性低，穩(wěn)定性差，催化結(jié)束后納米材料很難從反應(yīng)體系中分離出來的問題。方法：將聚苯乙烯小球與鉑源混合，再加入聚合物單體、氧化鐵納米粒子及六水氯化鐵，在氮氣氣氛保護下，加入氫氧化鉀溶液，并離心洗滌，最后浸漬甲苯溶液，即得到負(fù)載鉑納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑。本發(fā)明用于一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉑納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法。
【專利說明】一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉑納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及磁性催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米粒子由于其獨特的物理化學(xué)和生物特性吸引了越來越多科學(xué)研究者的注意力。這些特性使得其廣泛的應(yīng)用在能源轉(zhuǎn)換、傳感器、生物醫(yī)藥、尤其是催化劑方面。研究表明，由于納米粒子擁有很高的比表面積，使其具有非常高的催化活性。然而，在實際應(yīng)用的過程中納米材料也存在著不足之處。一方面，納米粒子在溶液中會發(fā)生嚴(yán)重的聚集，從而導(dǎo)致了其催化活性的明顯降低；另一方面，催化結(jié)束后納米材料很難從反應(yīng)體系中分離出來，不僅影響了材料的重復(fù)利用，而且殘留的納米材料還會造成二次污染，這兩點嚴(yán)重的阻礙了納米粒子在現(xiàn)實生活中的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)存在催化活性低，穩(wěn)定性差，催化結(jié)束后納米材料很難從反應(yīng)體系中分離出來的問題，而提供一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法。
[0004]一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0005]一、將聚苯乙烯小球加入到鉬源的水溶液中，攪拌均勻，形成分散液；
[0006]所述的鉬源的水溶液濃度為0.001mol/L?lOmol/L ;所述的聚苯乙烯小球的質(zhì)量與鉬源的水溶液的體積比為Img: (0.1?0.5)mL ;
[0007]二、在攪拌的條件下，將聚合物單體、氧化鐵納米粒子及六水氯化鐵依次加入到步驟一得到的分散液中，得到反應(yīng)體系，在氮氣氣氛保護下，向反應(yīng)體系中加入濃度為Imol/L?10mol/L的氫氧化鉀溶液,反應(yīng)Ih?IOh,得到反應(yīng)產(chǎn)物；
[0008]所述的聚合物單體與氧化鐵納米粒子的質(zhì)量比為1: (0.1?0.5);所述的聚合物單體與六水氯化鐵的質(zhì)量比為1: (0.1?0.5);所述的聚合物單體的質(zhì)量與濃度為Imol/L?10mol/L的氫氧化鉀溶液的體積比為Ig: (I?100)mL ;所述的聚合物單體的質(zhì)量與步驟一得到的分散液的體積比為Ig: (100?10000)mL ；
[0009]三、在轉(zhuǎn)速為100r/min?9000r/min下，將步驟二得到的反應(yīng)產(chǎn)物離心處理Imin?30min,再用去離子水洗漆I次?10次,得到洗漆后的產(chǎn)物；
[0010]四、將步驟三得到的洗滌后的產(chǎn)物在甲苯溶液中浸泡Ih?15h，即得到負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明制備的催化劑具有比一般催化劑更高的穩(wěn)定性，避免了材料因聚集導(dǎo)致的催化活性低的問題，可延長催化劑的使用壽命，減少經(jīng)濟成本。
[0012]2、本發(fā)明所制備的催化劑具有磁性，能夠被磁鐵等外加磁場分離，容易實現(xiàn)回收長粒子的磁性中空膠囊型催化劑的催化性I外可見吸收光譜測試所得的曲線山為四囊型催化劑催化后的紫外可見吸收光譜測
長粒子的磁性中空膠囊型催化劑一側(cè)沒有
長粒子的磁性中空膠囊型催化劑一側(cè)放置
丨勺【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之
-種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒按照以下步驟進行的:
液中，攪拌均勻，形成分散液；
1?10001/1 ；所述的聚苯乙烯小球的質(zhì)量米粒子的磁性中空膠囊型催化劑。
[0030]本實施方式的有益效果是:1、本實施方式制備的催化劑具有比一般催化劑更高的穩(wěn)定性，避免了材料因聚集導(dǎo)致的催化活性低的問題，可延長催化劑的使用壽命，減少經(jīng)濟成本。
[0031]2、本實施方式所制備的催化劑具有磁性，能夠被磁鐵等外加磁場分離，容易實現(xiàn)回收再利用，解決了 二次污染的問題。
[0032]3、本實施方式所制備的催化劑對污水中染料具有很強的降解作用。
[0033]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述的聚苯乙烯小球的直徑為IOOnm?lOOOnm。其它與【具體實施方式】一相同。
[0034]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的鉬源的水溶液為氯化鉬的水溶液、硫酸鉬的水溶液、氰化鉬的水溶液或氧化鉬的水溶液中的一種或其中幾種的混合物。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0035]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中所述的聚苯乙烯小球的質(zhì)量與鉬源的水溶液的體積比為Img: (0.1?0.4)mL。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0036]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟二中所述的聚合物單體為噻吩單體、吡咯單體或苯胺單體。其它與【具體實施方式】一至四相同。
[0037]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟二中在氮氣氣氛保護下，向反應(yīng)體系中加入濃度為2mol/L的氫氧化鉀溶液，反應(yīng)4h?8h。其它與【具體實施方式】一至五相同。
[0038]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟三中在轉(zhuǎn)速為7000r/min下，將步驟二得到的反應(yīng)產(chǎn)物離心處理15min，再用去離子水洗滌3次，得到洗滌后的產(chǎn)物。其它與【具體實施方式】一至六相同。
[0039]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟四中將步驟三得到的洗滌后的產(chǎn)物在甲苯溶液中浸泡9h?12h，即得到負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑。其它與【具體實施方式】一至七相同。
[0040]采用以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0041]實施例:
[0042]本實施例所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0043]一、將500mg直徑為IOOnm聚苯乙烯小球加入到150mL鉬源的水溶液中，攪拌均勻，形成分散液；
[0044]所述的鉬源的水溶液濃度為0.05mol/L ;所述的鉬源的水溶液為氯化鉬的水溶液；
[0045]二、在攪拌的條件下，將0.2g噻吩單體、0.07g氧化鐵納米粒子及0.05g六水氯化鐵依次加入到步驟一得到的分散液中，得到反應(yīng)體系，在氮氣氣氛保護下，向反應(yīng)體系中加入IOmL濃度為2mol/L的氫氧化鉀溶液，反應(yīng)5h，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
[0046]三、在轉(zhuǎn)速為7000r/min下，將步驟二得到的反應(yīng)產(chǎn)物離心處理lOmin，再用去離子水洗滌3次，得到洗滌后的產(chǎn)物；[0047]四、將步驟三得到的洗滌后的產(chǎn)物在30mL甲苯溶液浸泡中10h，即得到負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑。
[0048]聚苯乙烯的SEM照片如圖1所示，實施例步驟三得到的洗滌后的產(chǎn)物SEM照片如圖2所示，由圖可知，其直徑有所增長，外觀圓潤，合成的復(fù)合材料表觀很好。
[0049]實施例步驟四制備的負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的SEM照片如圖3所示，由圖可知，圖中有完整的復(fù)合材料小球，同時也有部分破損的復(fù)合材料小球,這表明復(fù)合材料在聚苯乙烯刻蝕之后形成了中空膠囊型結(jié)構(gòu)。
[0050]實施例步驟四制備的負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的TEM照片如圖4所示，由圖可知，球體為中空結(jié)構(gòu)，同時殼體錨定著一些納米粒子。
[0051]實施例步驟四制備的負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的催化性能圖如圖5所示，圖中a為0.0lg四硝基酚溶解于30ml水中，加入0.1gNaOH和2g硼氫化鈉，超聲震蕩20min后進行紫外一可見吸收光譜測試所得的曲線；b為0.0lg四硝基酚溶解于30ml水中，加入0.1gNaOH和2g硼氫化鈉，再加入0.015g合成好的中空膠囊型催化劑超聲震蕩20min后進行紫外一可見吸收光譜測試所得的曲線；a和b兩條曲線進行對比可知，中空膠囊型催化劑對四硝基酚被硼氫化鈉還原的反應(yīng)有催化活性。
[0052]實施例步驟四制備的負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑一側(cè)沒有放置吸鐵石的照片如圖6所示；實施例步驟四制備的負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑一側(cè)放置吸鐵石的照片如圖7所示；由圖可知，圖6正常靜置時實施例中合成的材料在IOml離心管中的情況，材料在離心管的底部，圖7在離心管右側(cè)放置一個磁鐵后，實施例中的材料被磁鐵吸到豎直管壁上，由此可知，本實施例制備的負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑有磁性。
【權(quán)利要求】
1.一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法是按照以下步驟進行的: 一、將聚苯乙烯小球加入到鉬源的水溶液中，攪拌均勻，形成分散液； 所述的鉬源的水溶液濃度為0.0Olmol/L?lOmol/L ;所述的聚苯乙烯小球的質(zhì)量與鉬源的水溶液的體積比為Img: (0.1?0.5)mL ; 二、在攪拌的條件下，將聚合物單體、氧化鐵納米粒子及六水氯化鐵依次加入到步驟一得到的分散液中，得到反應(yīng)體系，在氮氣氣氛保護下，向反應(yīng)體系中加入濃度為lmol/L?IOmoI/L的氫氧化鉀溶液,反應(yīng)Ih?IOh,得到反應(yīng)產(chǎn)物； 所述的聚合物單體與氧化鐵納米粒子的質(zhì)量比為1: (0.1?0.5);所述的聚合物單體與六水氯化鐵的質(zhì)量比為1: (0.1?0.5);所述的聚合物單體的質(zhì)量與濃度為lmol/L?IOmoI/L的氫氧化鉀溶液的體積比為Ig: (I?100)mL ;所述的聚合物單體的質(zhì)量與步驟一得到的分散液的體積比為lg: (100?10000)mL ； 三、在轉(zhuǎn)速為100r/min?9000r/min下,將步驟二得到的反應(yīng)產(chǎn)物離心處理Imin?30min，再用去離子水洗滌I次?10次，得到洗滌后的產(chǎn)物； 四、將步驟三得到的洗滌后的產(chǎn)物在甲苯溶液中浸泡Ih?15h，即得到負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于步驟一中所述的聚苯乙烯小球的直徑為IOOnm?lOOOnrn。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于步驟一中所述的鉬源的水溶液為氯化鉬的水溶液、硫酸鉬的水溶液、氰化鉬的水溶液或氧化鉬的水溶液中的一種或其中幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于步驟一中所述的聚苯乙烯小球的質(zhì)量與鉬源的水溶液的體積比為Img: (0.1?0.4)mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于步驟二中所述的聚合物單體為噻吩單體、吡咯單體或苯胺單體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于步驟二中在氮氣氣氛保護下，向反應(yīng)體系中加入濃度為2mol/L的氫氧化鉀溶液，反應(yīng)4h?8h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于步驟三中在轉(zhuǎn)速為7000r/min下，將步驟二得到的反應(yīng)產(chǎn)物離心處理15min，再用去離子水洗滌3次，得到洗滌后的產(chǎn)物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚苯乙烯為軟模板合成負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑的制備方法，其特征在于步驟四中將步驟三得到的洗滌后的產(chǎn)物在甲苯溶液中浸泡9h?12h，即得到負(fù)載鉬納米粒子的磁性中空膠囊型催化劑。
【文檔編號】B01J35/02GK103831117SQ201410136212
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】姚同杰, 汪浩, 崔鐵鈺, 崔放 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)