[发明专利]一种灌流硅胶/纳米金复合微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种灌流硅胶/纳米金复合微球及其制备方法和应用，本发明首次提出采用灌流硅胶微球为载体，将纳米金负载在灌流硅胶微球骨架上的孔道结构中，制备灌流硅胶/纳米金复合微球；具体制备步骤如下：1)灌流硅胶微球与过量的巯基硅烷偶联剂反应生成巯基改性灌流硅胶微球；2)将巯基改性灌流硅胶微球分散在乙醇中，然后向其中逐滴加入纳米金水溶胶直至纳米金水溶胶颜色不消失，再经搅拌反应、抽滤、洗涤、干燥，得灌流硅胶/纳米金复合微球。本发明所述灌流硅胶/纳米金复合微球可用作芳香硝基化合物氢化还原反应的催化剂，具有优异的催化性能和可重复利用性能，多次重复使用后仍可保持良好的催化活性。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备领域，具体涉及一种灌流硅胶/纳米金复合微球及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球能源逐渐紧缺，污染严重，使得节能环保，循环利用的生产与发展模式受到极大的关注。而传统催化剂在环保与循环利用上的不足，使催化生产行业开始研究并推行重复利用率高的贵金属催化剂，将贵金属负载在惰性载体上，具有更易回收且环保等优点。

纳米金以其良好的稳定性、量子尺寸效应、表面效应、光化学效应以及独特的生物亲和性，在工业催化、生物医药、生物分析化学、食品安全快速检测等领域具有广泛的应用。有学者将纳米金与酚醛树脂的乙醇溶液混合后进行高温碳化得到具有水热稳定性和化学惰性的介孔碳负载的金纳米催化剂(CN 102553583 A,2012.07.11)，作为硝基苯类化合物加氢反应的催化剂。也有学者将具有大比表面积和高结晶度的二氧化钛作为载体得到一种负载金的二氧化钛纳米催化剂(CN 104353456 A,2015.02.18)。上述负载纳米金催化剂都是以介孔材料为载体，纳米金负载过程中，纳米金易造成孔道堵塞，应用于催化反应时，可能会产生内扩散限制，进而影响催化活性和转化率。

发明内容

本发明的目的是提供一种灌流硅胶/纳米金复合微球，以灌流硅胶微球为载体，将纳米金负载在灌流硅胶微球骨架上的孔道结构中；所述灌流硅胶/纳米金复合微球具有优异的催化性能和重复利用性，适用作芳香硝基化合物氢化还原反应的催化剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种灌流硅胶/纳米金复合微球的制备方法，包括如下步骤：

1)将灌流硅胶微球分散在无水溶剂中，搅拌，加入巯基硅烷偶联剂，加热回流反应8-36h，再经冷却、洗涤、干燥，得巯基改性灌流硅胶微球；

2)将所得巯基改性灌流硅胶微球分散在乙醇中，在搅拌条件下，向其中逐滴加入纳米金水溶胶，直至所得反应液中纳米金水溶胶的颜色不消失，继续进行搅拌反应0.1-3h，再经抽滤、洗涤、干燥，得灌流硅胶/纳米金复合微球。

上述方案中，所述灌流硅胶微球的尺寸大小为3-50μm。

上述方案中，所述灌流硅胶微球具有大孔和中孔的分级孔结构，中孔孔径为5-20nm，大孔孔径为0.5-1.5μm。

上述方案中，所述巯基硅烷偶联剂可选用巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷或二者的混合物等。

上述方案中，所述无水溶剂为甲苯或二甲苯；

上述方案中，所述灌流硅胶微球与巯基硅烷偶联剂的质量比为(10～2):1。

优选的，所述纳米金水溶胶中，纳米金的粒径为1-50nm。

上述方案所述灌流硅胶/纳米金复合微球在催化芳香硝基化合物氢化还原反应中的应用。

优选的，所述芳香硝基化合物为对羟基硝基苯、对氨基硝基苯、间磺酸钠基硝基苯或三硝基苯酚等。

本发明的原理为：