[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

本申請公開了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，所述智能催化膜的制備方法為：（1）制備具有可逆溶脹/收縮性質的刺激響應性微凝膠；（2）將金屬鹽溶液加入到微凝膠分散液中，通過原位還原的方法制備納米金屬負載的復合微凝膠；（3）將復合微凝膠分散在去離子中形成分散液，調節分散液pH至2?5，通過動態過濾的方式將分散液中的復合微凝膠裝填于微孔濾膜中；（4）調節適宜的刺激條件使復合微凝膠溶脹而牢固的鑲嵌于微孔濾膜中，制得固載有復合微凝膠的智能催化膜。本發明制備的智能催化膜具有結構穩定、催化效率高、可重復使用等特點，可以有效解決貴金屬納米催化劑的高效負載存在的技術難題。

技術領域

本發明涉及催化技術領域，具體涉及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。

背景技術

金屬納米粒子因其粒徑小、比表面積大、催化效率高，而在催化領域應用甚廣。然而，直接使用金屬納米顆粒面臨著嚴峻的挑戰。首先，由于納米粒子表面能大，金屬納米顆粒在液體中易團聚，降低其有效表面積并增加平均顆粒尺寸，其催化穩定性和重復性常受到很大影響（參見Zhao?M?,?Sun?L?,?Crooks?R?M?.?Preparation?of?Cu?Nanoclusterswithin?Dendrimer?Templates[J].?Journal?of?the?American?Chemical?Society,1998,?120(19):4877-4878.）。其次，納米顆粒在反應結束后的分離回收繁瑣且昂貴。這使其已不能滿足綠色化學和可持續發展的要求。

選擇合適的載體用于納米金屬的負載，是防止金屬納米粒子團聚、提高催化劑催化活性的重要手段。目前，常見的納米金屬粒子載體主要有金屬氧化物、非金屬氧化物、C基載體、聚合物等。如中國專利CN109126784A公開了一種金屬納米粒子/二氧化硅復合催化劑及其制備方法與應用，該方法采用3-氨丙基三乙氧基硅烷對球形SiO₂進行修飾，然后將其與金屬納米粒子復合，制備得到復合型催化劑。然而，由于SiO₂微球尺寸較小（300-600nm），容易團聚，催化劑的使用和再利用仍然是困難。中國專利CN104084189A公開了一種負載納米金屬顆粒的活性炭催化劑及其制備方法，雖然該法易于回收，但是由于存在較大的傳質阻力，降低了活性炭內部的納米金屬催化效率。中國專利CN105536869A公開了一種載納米銀雜化微凝膠催化劑的制備方法，雜化微凝膠由PNIPAM微凝膠及其表面的納米銀顆粒構成，納米銀能穩定分散于凝膠內，避免納米銀的團聚，催化劑穩定性好。然而微凝膠在使用過程中依舊無法避免難回收和易損失的問題。