[發明專利]一種基于刺激響應性微凝膠構筑的智能催化膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010547898.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111686807B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王建黎;張浩;張壽豪
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J23/50;B01J35/00;C08F226/06;C08F220/06;C08F222/38;C07C213/02;C07C215/76
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

1.一種基于刺激響應性微凝膠構筑智能催化膜的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將具有可逆性溶脹-收縮性質的微凝膠分散在去離子水中，加入含金屬催化劑離子的水溶液，室溫下機械攪拌1-6小時；隨后在氮氣保護下，逐滴緩慢滴加還原劑溶液，繼續反應4-8小時，還原劑將負載在微凝膠上的金屬催化劑離子原位還原成納米金屬單質；反應結束后，經離心、透析、冷凍干燥，得到納米金屬負載的復合微凝膠，記為納米金屬/微凝膠材料；

2）將步驟1）所得納米金屬/微凝膠材料分散在去離子水中，形成的分散液加酸調節pH至2-5，然后通過動態過濾的方法使分散液流過微孔濾膜，以將納米金屬/微凝膠材料均勻地裝填到作為骨架材料的微孔濾膜上；過濾完成后用去離子水洗滌微孔濾膜的膜表面，得到處理后的微孔濾膜；

3）將步驟3）處理后的微孔濾膜固定于過濾裝置上，經pH=9-12的堿液過濾，使納米金屬/微凝膠材料溶脹而牢固的鑲嵌于作為骨架材料的微孔濾膜中，即制得固載有納米金屬/微凝膠材料的智能催化膜產品；

步驟1）中，所述含金屬催化劑離子的水溶液是將水溶性金屬鹽溶于水中配制而得，所述金屬鹽為銅鹽、釕鹽、鈷鹽、金鹽、鈀鹽、銀鹽、鉑鹽中的至少一種；所述還原劑為硼氫化鈉、檸檬酸鈉、水合肼、抗壞血酸中的一種；

步驟1）中，所述具有可逆性溶脹-收縮性質的微凝膠的制備方法為：在聚合反應器中加入單體a、單體b、交聯劑、引發劑、表面活性物質和溶劑，混合分散均勻；在氮氣保護條件下，升溫至60-80℃反應2-8小時，再冷卻至室溫后經離心，冷凍干燥，制得所述的微凝膠；

所述單體a為丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、N-乙烯基己內酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺中的至少一種；所述單體b為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種。

2.如權利要求1所述的一種基于刺激響應性微凝膠構筑智能催化膜的方法，其特征在于步驟1）中，微凝膠材料分散在去離子水中，形成的微凝膠分散液的質量濃度為0.05-0.15%；含金屬催化劑離子的水溶液摩爾濃度為0.5-2?mM；還原劑與金屬催化劑離子的摩爾比為15-40:1。

3.如權利要求1所述的一種基于刺激響應性微凝膠構筑智能催化膜的方法，其特征在于步驟2）中，所述微孔濾膜為聚丙烯膜、聚酰胺膜、聚醚砜膜、醋酸纖維素膜、硝酸纖維素膜、聚砜膜、聚偏氟乙烯膜或聚四氟乙烯膜中的一種，微孔濾膜的孔徑分布范圍為0.2-5?μm。

4.如權利要求1所述的一種基于刺激響應性微凝膠構筑智能催化膜的方法，其特征在于所述交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過硫酸鈉、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽中的一種；所述表面活性物質為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、油酸鈉、油酸鉀、對苯乙烯磺酸鈉、丙烯酰胺硬脂酸鈉鹽、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸鈉、十二烷基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的一種；所述溶劑為水。

5.如權利要求1所述的一種基于刺激響應性微凝膠構筑智能催化膜的方法，其特征在于所述單體a、單體b、交聯劑、引發劑、表面活性物質的物質的量之比為1:?0.1-9?:?0.02-0.8?:?0.02-0.4?:?0.002-0.04；所述單體a與溶劑的質量比為1:140-420。

6.如權利要求1-5任一所述的方法制備的基于刺激響應性微凝膠的催化膜。

7.如權利要求6所述的催化膜在對硝基苯酚催化還原處理中的應用，其特征在于將所述催化膜固定在過濾裝置上，作為反應裝置；向對硝基苯酚的水溶液中加入還原劑硼氫化鈉并混合形成反應體系，反應體系以連續流動的模式流過反應裝置，實現對硝基苯酚的催化還原處理。