[發(fā)明專利]一種毛細(xì)管式載鈀鋯基金屬有機(jī)骨架膜微反應(yīng)器、動(dòng)態(tài)原位制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710124014.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106914200B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雄福;李靜;吳飛超;劉海鷗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/00
• 分類號(hào): B01J19/00;B01J31/22;C07C213/02;C07C215/76
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

一種毛細(xì)管式高效載鈀鋯基金屬有機(jī)骨架膜微反應(yīng)器、動(dòng)態(tài)原位制備方法及其應(yīng)用，屬于微反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域。通過(guò)動(dòng)態(tài)法預(yù)先在毛細(xì)石英管微反應(yīng)器內(nèi)表面引入3?氨丙基三乙氧基硅烷化學(xué)修飾層；然后在連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)下，生長(zhǎng)一定厚度的UiO?66?NH₂鋯基金屬有機(jī)骨架膜層；最后用浸漬?還原法連續(xù)動(dòng)態(tài)制備得到UiO?66?NH₂鋯基金屬有機(jī)骨架膜載鈀膜微反應(yīng)器。本發(fā)明建立了一種簡(jiǎn)易、便捷的制備膜微反應(yīng)器器件的新方法，制得的載鈀鋯基金屬有機(jī)骨架膜微反應(yīng)器具有膜層連續(xù)而厚度可控，Pd納米粒子分布均勻而結(jié)合牢固，不易脫落，膜微反應(yīng)器在催化NaBH₄還原硝基苯酚類有機(jī)物的反應(yīng)中，具有優(yōu)異的催化效率，并能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微反應(yīng)器領(lǐng)域，涉及到一種毛細(xì)管式載鈀鋯基金屬有機(jī)骨架膜微反應(yīng)器、動(dòng)態(tài)原位制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

硝基化合物加氫還原是化工生產(chǎn)中的一個(gè)重要過(guò)程。催化加氫常用的是非負(fù)載型催化劑鉑、鈀等貴金屬催化劑，它們價(jià)格昂貴，分離回收困難，容易失活，對(duì)催化劑的使用壽命影響很大，大大限制了其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。因此，將催化劑負(fù)載到各種載體上,制備出具有優(yōu)異回收性能的負(fù)載型催化劑成為硝基化合物加氫還原反應(yīng)催化的研究熱點(diǎn)。

近年來(lái)，微反應(yīng)器的發(fā)展受到越來(lái)越多的科研工作者的關(guān)注。微反應(yīng)器的通道尺寸一般在幾十到幾百微米，因此，微反應(yīng)器具有較大的比表面積，從而可顯著改善其傳質(zhì)、傳熱過(guò)程。當(dāng)在微反應(yīng)器的通道內(nèi)集成金屬納米催化劑用于催化反應(yīng)時(shí)，能顯著提高催化效率、增加產(chǎn)物產(chǎn)率、縮短反應(yīng)時(shí)間，使得微反應(yīng)器在多相催化反應(yīng)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。目前，在微反應(yīng)器通道壁面固定納米金屬催化劑的方法主要有物理方法和化學(xué)方法：物理方法通常是通過(guò)范德華力作用將催化劑固定在通道壁面上，N.Cherkasov等[NikolayCherkasova et al.Solvent-free semihydrogenation of acetylene alcohols in acapillaryreactor coated with a Pd–Bi/TiO₂[J].Applied Catalysis A:General.515(2016)108–115]通過(guò)洗涂-燒結(jié)的方法將溶膠Pd–Bi/TiO₂固載在毛細(xì)石英管內(nèi)壁上，構(gòu)筑了壁載式微反應(yīng)器；但通過(guò)物理方法固定的金屬納米催化劑的抗沖刷穩(wěn)定性差，不利于長(zhǎng)時(shí)間的催化反應(yīng)；化學(xué)方法往往需要對(duì)微反應(yīng)器通道壁面進(jìn)行多步化學(xué)改性，將小分子或高分子刷接枝在通道壁面作為催化劑載體。如Zhang等[Facile immobilization of Agnanoparticles on microchannel walls in microreactors for catalyticapplications[J].Chemical Engineering Journal.309(2017)691–699]以多巴胺作為接枝體，將Ag納米粒子固定在微通道內(nèi)壁上，成功以化學(xué)接枝的方法構(gòu)建微反應(yīng)器，但上述化學(xué)方法的固載性較差，金屬納米催化劑的固定難度大，既不利于固定效率的提高，也不利于固定成本的降低。因此，設(shè)計(jì)高效的膜催化微反應(yīng)器應(yīng)用于硝基化合物加氫還原，并開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單而有效的制備方法將納米金屬粒子催化劑穩(wěn)定固載到膜微反應(yīng)器的通道壁上，具有重要的實(shí)用價(jià)值。