[發明專利]一種制備磁性復合生物基固載磷鎢酸催化劑的方法

在審

• 申請號: 201710220987.1
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN107321391A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 付玉杰;王希清;李天鳳;焦驕;劉天舒;王微;姚麗萍
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B01J31/34
• 分類號: B01J31/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及利用一種制備磁性復合生物基固載磷鎢酸催化劑的方法，屬于催化劑技術領域。

背景技術

磷鎢酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O,HPW)是由雜原子P和配位原子W以一定的結構通過氧原子配位橋聯組成的含氧多元酸,具有強酸性(強于傳統的均相液體酸，如H₂SO₄)、較高的催化活性和穩定性。因此利用磷鎢酸作為催化劑正在得到迅速的發展廣泛的應用在催化有機反應、藥物化學、溶質液晶、高質子導體及非線性光學材料等方面。但是磷鎢酸催化劑價格昂貴，表面積小，且難以從反應體系中分離，因此將其固載在高比表面積的載體上是提高磷鎢酸催化效果的一種有效方法，這也使雜多酸催化劑的負載成為近年來的研究熱點。

纖維素是自然界中分布最廣泛的一類有機化合物。近些年來，隨著科技的進步和發展，纖維素在新材料和新能源領域的研究也不斷深入。纖維素有著精細的網狀結構，利用纖維素為基體，取代目前昂貴的合成高分子基體，開展纖維素基功能納米復合材料的研究，可以顯著降低復合材料的成本。而一直受到廣泛關注的氧化石墨烯(GO)具有特殊的二維結構，使其具有優異的物理和化學性能，能夠增強材料的強度和韌度，從而在復合材料領域有著重要的應用。因此將纖維素和氧化石墨烯復合做成一種復合生物基載體對解決當前面臨的磷鎢酸表面積小，難從反應體系中分離問題具有重要的意義。

如今隨著環保意識的增強和綠色化學的發展，對高效、安全、易回收的催化劑的研制越來越多的受到研究者及科研人員的重視。而具有大的面積-體積比率的磁性納米顆粒是人們日益關注的領域。但是納米顆粒的嚴重團聚和聚集，進而影響許多宏觀性能，如機械的、光學的和磁的性能等。而將磁性顆粒負載在大表面積的復合材料表面，不僅能夠提高四氧化三鐵的分散性、避免團聚、而且可以有效的解決催化劑難以從反應體系中分離、回收等問題。目前制備磁性四氧化三鐵的方法主要有物理方法、化學方法和生物源法。化學方法簡單易行，使用最多，主要是共沉淀方法。但是共沉淀制備磁性四氧化三鐵的方法在制備過程中需要劇烈的機械攪拌，而機械攪拌對復合微球載體會產生嚴重的破壞，不利于后續實驗中氧化石墨烯/纖維素復合微球對磷鎢酸的固載。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種制備磁性復合生物基固載磷鎢酸催化劑的方法。

本發明目的是通過以下方案來實現的：

一種制備磁性復合生物基固載磷鎢酸催化劑的方法，由如下方法制備得到，首先聯合反向懸浮技術和化學接枝手段制備胺基功能化的氧化石墨烯/纖維素微球，隨后利用負壓空化技術在復合微球上化學共沉淀法制備磁性Fe₃O₄納米顆粒，最后將制備得到的磁性復合微球固載磷鎢酸形成應用于多領域方面的催化劑。

一種制備磁性復合生物基固載磷鎢酸催化劑方法的具體步驟如下：

1)聯合反向懸浮技術和化學接枝手段制備胺基功能化的氧化石墨烯/纖維素復合微球：將纖維素投入到離子液體中溶解，加入40mL氧化石墨烯溶液混合均勻，在變壓器油中經高速電動攪拌設備機械攪拌，通過反相懸浮技術，固定化成球；經無水乙醇和鹽酸反復洗滌，將所得的復合介孔微球干燥備用；接下來將干燥的復合介孔微球投入到環氧氯丙烷和3mol/L的氫氧化鈉溶液中，搖床25℃反應8h，反應結束將微球反復沖洗抽濾至濾液的pH為中性，將微球分散到三乙烯四胺和碳酸鈉的水溶液中水浴50℃反應8h；反應結束后用去離子水洗滌，去除剩余的反應液，將所得胺基功能化的復合微球干燥備用。