[发明专利]一种催化剂载体及其制备方法

说明书

一种催化剂载体及其制备方法，该载体以整体型大孔聚合物模板为基础，然后采用微流控方法制备中空多孔SiO₂，再采用微流控方法制备中空SiO₂/TiO₂，然后将制备的中空SiO₂/TiO₂在空气中放置24小时以上，再高温干燥，最后进行煅烧获得催化剂载体，该催化剂载体的孔壁的厚度范围为60‑75nm，孔隙率为48‑55％；本申请的方案具有毫米级尺寸，具有均一的、相互连通的大孔网络结构，与目前使用的工业催化剂相比其大孔骨架上的介孔孔道相对较短、可作为优良的载体应用于许多反应中、能够显著提高催化效率和化学反应产率的优点。

技术领域

本申请涉及催化剂技术领域，具体的涉及一种催化剂载体及其制备方法。

技术背景

半导体光催化剂用于分解各种化学污染物被认为是减轻环境污染的有效方法。其中，TiO₂具有优异的光催化活性，出色的稳定性，较高的氧化能力，相当低的制备成本且无毒性，因此也是一种被广泛应用的光催化剂。

由于粉末型光催化剂颗粒的回收问题，TiO₂的实际应用受到限制。当前人们已经将很多注意力转移到该问题的解决方案上，例如将TiO₂固定或包埋在基材上以开发可有效回收的光催化剂。研究人员为此研究了许多具有高表面积的物质，包括沸石，碳材料和粘土矿物等。其中，表面富含羟基和高比表面积的多孔SiO₂非常适合负载光催化剂纳米颗粒。然而，这些光催化催化剂负载材料大多为粉末形式，因此产生了分离和回收的额外成本；在实际应用中，具有宏观尺寸的材料，如毫米级或厘米级的多孔材料和分级多孔整体型材料，更容易操作和回收。但是现有技术，较少能有既能解决材料尺寸大小方面的问题，同时还要具有理想催化效率的催化剂载体的方案。

发明内容

本申请针对现有技术的上述不足，提供一种具有毫米级尺寸，具有均一的、相互连通的大孔网络结构，与目前使用的工业催化剂相比其大孔骨架上的介孔孔道相对较短、可作为优良的载体应用于许多反应中、能够显著提高催化效率和化学反应产率的催化剂载体。

为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：一种催化剂载体，该载体以整体型大孔聚合物模板为基础，然后采用微流控方法制备中空多孔SiO₂，再采用微流控方法制备中空SiO₂/TiO₂，然后将制备的中空SiO₂/TiO₂在空气中放置24小时以上，再高温干燥，最后进行煅烧获得催化剂载体，该催化剂载体的孔壁的厚度范围为60-75nm，孔隙率为48-55％。

进一步的，所述的整体型大孔聚合物模板，具体的制备过程为：称取双酚A环氧树脂、PEG1000和PEG2000A混合于反应容器中，加热搅拌至完全溶解成均匀透明溶液；加热至温度升至65-75℃，迅速加入三乙烯四胺(TETA)，保持上述温度搅拌10～15min得到混合液；取出预热后的纤维状模具，将混合液转移至模具中，在高温下固化反应，然后取出合成的产物，冲洗表面层的聚合物，浸泡除去聚乙二醇，至室温下自然干燥、然后真空干燥制得整体型大孔聚合物模板。

进一步的，所述的双酚A环氧树脂、PEG1000和PEG2000A的质量比为18-25：42-48：1。

进一步的，所述的三乙烯四胺和环氧树脂的质量比为1：3-8。

进一步的，所述的纤维状模具为双层嵌套的外管和内管构成，且外管和内管之间的间距为混合液容置的空间；所述的外管的内径在6-10mm，所述的内管的外径在3-5mm。