[发明专利]一种补丁约束的多孔载体催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种补丁约束的多孔载体催化材料及其制备方法与应用，催化材料包括多孔载体以及负载在多孔载体上的纳米复合粒子，该纳米复合粒子为内含贵金属纳米粒子的补丁；制备时，采用浓乳液聚合方法将纳米复合粒子负载在多孔载体表面；催化材料作为异相催化剂，用于水相或油相反应体系中催化化学反应的进行。与现有技术相比，本发明将具有催化作用的贵金属纳米粒子以树状两亲体构成的补丁约束，并负载到多孔载体材料表面，利用强弱配体协同作用调控贵金属纳米粒子的稳定性和催化活性，使催化材料更加耐用，且贵金属纳米粒子的稳定性好。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，涉及一种补丁约束的多孔载体催化材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前，约有60％的化工产品在生产时需要使用催化材料，重金属催化剂是一种重要的催化材料。重金属催化剂本身较为昂贵，且更为重要的是，重金属催化剂的泄漏会造成严重的环境污染，同时产品中的金属残留也会严重影响产品质量，尤其是人体用药物的生产，因此，重金属催化剂的稳定性和可回收性在一些催化工艺中显得非常重要，其关键在于贵金属的配体和载体设计。

零价贵金属纳米粒子的泄漏主要有以下几种方式：一是以原子态溶解在介质中后流失；二是以离子态流失。此外，贵金属纳米粒子还可能因老化(粒子变大，催化表面积相应变小)而引起催化效率降低。其中，贵金属纳米粒子的老化由金属配体和载体形态决定，而泄漏除了与金属配体有关外，还与环境的氧化性以及介质分子的配位性有关。小分子硫醇作为配体时，与贵金属的作用很强，贵金属不易流失和老化，但硫醇配体容易使贵金属丧失催化活性；而弱配体(如胺类和醇类)与贵金属的作用弱，虽然保证了贵金属的高催化活性，但容易导致贵金属纳米粒子的流失和老化。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种补丁约束的多孔载体催化材料及其制备方法与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种补丁约束的多孔载体催化材料，该催化材料包括多孔载体以及负载在多孔载体上的纳米复合粒子，该纳米复合粒子为内含贵金属纳米粒子的补丁。

进一步地，所述的补丁为树状两亲体。

进一步地，所述的树状两亲体为巯基改性的聚乙撑亚胺树状两亲体。

作为优选的技术方案，所述的聚乙撑亚胺为超支化聚乙撑亚胺(PEI)。

进一步地，所述的树状两亲体中，0.2-2％的乙撑亚胺重复单元被巯基化。

进一步地，所述的树状两亲体中，5-60％的乙撑亚胺重复单元被聚苯乙烯烷基化。

作为优选的技术方案，所述的聚苯乙烯为甘油醚封端聚苯乙烯。

作为优选的技术方案，所述的聚苯乙烯的分子量为1000-30000道尔顿。

一种补丁约束的多孔载体催化材料的制备方法，其特征在于，采用浓乳液聚合方法将纳米复合粒子负载在多孔载体表面。

进一步地，该方法为：以纳米复合粒子及表面活性剂作为稳定剂，以苯乙烯单体、二乙烯基苯及自由基引发剂作为油相，以缓冲水溶液作为水相，将油相、水相、稳定剂混合后发生自由基聚合反应，即得到所述的催化材料。

作为优选的技术方案，所述的纳米复合粒子与表面活性剂的质量比为0.6-2:1。浓乳液固化成多孔材料后，表面的表面活性剂以乙醇索氏提取或浸泡除去。

进一步地，所述的表面活性剂为非离子性小分子表面活性剂，所述的自由基引发剂为偶氮二异丁腈，所述的缓冲水溶液的pH值为4-8。

作为优选的技术方案，所述的非离子性小分子表面活性剂为市售的span 80。