[發(fā)明專利]以納米球形聚電解質(zhì)刷為反應(yīng)器制備納米鎳的方法及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110163416.1
• 申請(qǐng)日: 2011-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN102240816A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭旭虹;朱忠明;吳爽;李莉;房鼎業(yè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/24
• 分類號(hào): B22F9/24;B82Y40/00;B82Y30/00;B01J31/28;C07C215/76;C07C213/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 胡紅芳

1.以納米球形聚電解質(zhì)刷為反應(yīng)器制備納米鎳的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）向反應(yīng)器中加入去離子水、表面活性劑以及過氧化物氧化劑，充分溶解后，加入聚合物單體，抽充氮?dú)?～5次，攪拌的轉(zhuǎn)速控制在200～500轉(zhuǎn)/分鐘；待溫度升到30～40?℃后，將第一還原劑溶解在去離子水中，快速滴加入所述反應(yīng)器，聚合反應(yīng)2～6小時(shí)后結(jié)束，得到納米聚合物微乳球；其中，聚合物單體：表面活性劑：過氧化物氧化劑：第一還原劑的質(zhì)量比是1：0.02～0.05：0.05～0.08：0.01～0.03；

（2）在步驟（1）反應(yīng)后期，緩慢地將光引發(fā)劑滴加到反應(yīng)體系中，所述光引發(fā)劑的加入量相當(dāng)于所述聚合物單體質(zhì)量的1～10%；滴加完成后反應(yīng)2～4小時(shí)，即得到光引發(fā)劑包覆的聚合物微乳球；用截留分子量為14000克/摩爾的透析袋對(duì)乳液進(jìn)行透析，直至乳液離子強(qiáng)度不再變化；

（3）將透析過的步驟（2）中得到的所述光引發(fā)劑包覆的聚合物微乳球與水溶性單體混合并加入光反應(yīng)器中，其中，所述水溶性單體加入量為所述光引發(fā)劑包覆的聚合物微乳球固含量的25～100%；抽充氮?dú)?～5次，在紫外光照下反應(yīng)2～5小時(shí)，即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的納米球形聚電解質(zhì)刷；

（4）在步驟（3）中所述具有核殼結(jié)構(gòu)的納米球形聚電解質(zhì)刷的乳液中加入無機(jī)堿，攪拌反應(yīng)7～24小時(shí)，使所述無機(jī)堿中的堿金屬離子進(jìn)入所述核殼結(jié)構(gòu)的納米球形聚電解質(zhì)刷的內(nèi)部形成聚電解質(zhì)鏈解離的納米球形聚電解質(zhì)刷；所述無機(jī)堿的加入量為所述具有核殼結(jié)構(gòu)的納米球形聚電解質(zhì)刷內(nèi)羧基摩爾量的50～100%，所述聚電解質(zhì)鏈解離的納米球形聚電解質(zhì)刷的固含量為0.8～1.3%；

（5）將步驟（4）中所述聚電解質(zhì)鏈解離的納米球形聚電解質(zhì)刷置于超濾裝置中，采用二價(jià)鎳鹽的水溶液作為流動(dòng)相進(jìn)行超濾，使所述二價(jià)鎳鹽的鎳離子與所述堿金屬離子進(jìn)行離子交換進(jìn)入所述聚電解質(zhì)鏈解離的納米球形聚電解質(zhì)刷的內(nèi)部，形成吸附有鎳離子的納米球形聚電解質(zhì)刷；然后，再用去離子水進(jìn)行超濾洗滌，去除游離的鎳離子；其中，二價(jià)鎳鹽水溶液的濃度為0.0001～0.002摩爾/升，用量為1～6升，去離子水的用量為1～3升；

（6）將步驟（5）得到的吸附有鎳離子的納米球形聚電解質(zhì)刷的乳液加入三口燒瓶中，抽充氮?dú)?～5次；將溶于去離子水的第二還原劑溶液緩慢加入到三口燒瓶中，滴加速度為3～7秒/滴，溫度控制為0～60℃，攪拌速率為200～500轉(zhuǎn)/分鐘下反應(yīng)1～3小時(shí)，最終獲得負(fù)載在納米球形聚電解質(zhì)刷上的納米鎳；所述第二還原劑的摩爾加入量為鎳離子摩爾含量的2～5倍，所述吸附有鎳離子的納米球形聚電解質(zhì)刷在反應(yīng)體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～0.5%；

所述第一還原劑是氯化亞鐵或亞硫酸氫鈉；

所述第二還原劑是硼氫化鈉或水合肼。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑是十二烷基磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉；所述過氧化物氧化劑是過氧化氫或過硫酸鉀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)堿是氫氧化鈉或氫氧化鉀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二價(jià)鎳鹽是六水合氯化鎳或四水合醋酸鎳。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性單體為丙烯酸或甲基丙烯酸，所述聚合物單體是苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述光引發(fā)劑是HMEM，結(jié)構(gòu)式如下:

制備光引發(fā)劑的化學(xué)反應(yīng)式如下：

制備光引發(fā)劑的步驟為：首先，將2-羥基－4’-羥基乙氧基－2－甲基苯基乙基酮溶解于丙酮并倒入反應(yīng)燒瓶，在該燒瓶中加入新純化的吡啶，然后將甲基丙烯酰氯滴加到反應(yīng)燒瓶中，攪拌并反應(yīng)10～20小時(shí)結(jié)束；反應(yīng)液過濾，清液層析分離得到光引發(fā)劑HMEM；原料的質(zhì)量比為2-羥基－4’-羥基乙氧基－2－甲基苯基乙基酮:吡啶:?甲基丙烯酰氯=1:0.1～0.5:0.1～0.5。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米鎳的粒徑為1～14納米，粒徑大小的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1。

8.權(quán)利要求所述的負(fù)載在納米球形聚電解質(zhì)刷上的納米鎳在催化反應(yīng)中的應(yīng)用，其特征在于，所述納米鎳的粒徑為1～14納米，粒徑大小的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1，作為高效催化劑使用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述納米鎳作為催化劑在催化還原對(duì)硝基苯酚反應(yīng)中的應(yīng)用，所述催化還原對(duì)硝基苯酚反應(yīng)的主要步驟為：首先將硼氫化鈉還原劑加入對(duì)硝基苯酚的水溶液中，攪拌混合均勻，接著加入所述負(fù)載在納米球形聚電解質(zhì)刷上的納米鎳進(jìn)行催化反應(yīng)，采用紫外分光光度計(jì)對(duì)整個(gè)反應(yīng)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；其中，對(duì)硝基苯酚的水溶液的濃度在0.05～0.3毫摩爾/升，硼氫化鈉的濃度為5～30毫摩爾/升，所述納米鎳的含量在0.06～0.5毫克/升。