一种凝胶基纳米金属催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于金属催化剂材料技术领域，具体涉及一种凝胶基纳米金属催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的凝胶基纳米金属催化剂，包括聚合物凝胶和负载于所述聚合物凝胶的网络内部的金属纳米粒子；所述金属纳米粒子包括铂、镍、钌和金中的一种或几种；所述聚合物凝胶包括丙烯酰胺类

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶基纳米金属催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属催化剂材料
，具体涉及一种凝胶基纳米金属催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]炔烃选择性加氢技术对于合成许多特殊结构的化合物中具有重要意义。在该技术中，纳米金属催化剂由于反应活性高，选择性好和反应条件温和等优点受到广泛关注。
[0003]在工业生产中，Lindlar催化剂为常用的炔烃加氢催化剂。然而，Lindlar催化剂必须使用重金属铅或者喹啉等对环境有害的物质对催化剂进行部分毒化，才能使其具有高的炔烃选择性加氢为烯烃的性能。若不使用重金属铅或者喹啉等对其毒化，Lindlar催化剂的催化效率很低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种凝胶基纳米金属催化剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的凝胶基纳米金属催化剂对炔烃选择性加氢反应的催化效率较高且无需毒化。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种凝胶基纳米金属催化剂，包括聚合物凝胶和负载于所述聚合物凝胶的网络内部的金属纳米粒子；
[0006]所述金属纳米粒子包括铂、镍、钌和金中的一种或几种；
[0007]所述聚合物凝胶包括丙烯酰胺类
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丙烯酸酯类共聚物凝胶。
[0008]优选地，所述金属纳米粒子的质量为聚合物凝胶质量的1～5％。
[0009]优选地，所述金属纳米粒子的粒径为5～15nm。
[0010]优选地，所述丙烯酰胺类
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丙烯酸酯类共聚物凝胶包括丙烯酰胺
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丙烯酸丁酯共聚物凝胶、丙烯酰胺
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甲基丙烯酸十二酯共聚物凝胶、N,N
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二甲基丙烯酰胺
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丙烯酸丁酯共聚物凝胶和二甲基丙烯酰胺
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甲基丙烯酸十二酯共聚物凝胶中的一种或几种。
[0011]本专利技术还提供了上述所述的凝胶基纳米金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将水溶性金属盐和聚合物凝胶粉末分散于水中，得到金属盐
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凝胶分散体系；将所述金属盐
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凝胶分散体系和还原剂混合，进行还原反应，得到所述凝胶基纳米金属催化剂。
[0013]优选地，所述水溶性金属盐包括铂盐、镍盐、钌盐和金盐中的一种或几种。
[0014]优选地，所述还原反应的温度为20～30℃，保温时间为10～14h。
[0015]本专利技术还提供了上述所述的凝胶基纳米金属催化剂或上述所述的制备方法制备得到的凝胶基纳米金属催化剂在炔烃选择性加氢反应中的应用。
[0016]优选地，所述炔烃包括苯乙炔、环己炔、庚炔和4
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硝基苯乙炔中的一种或几种。
[0017]优选地，所述炔烃选择性加氢时，所述炔烃和所述凝胶基纳米金属催化剂的摩尔比为500～1000：1。
[0018]本专利技术提供了一种凝胶基纳米金属催化剂，包括聚合物凝胶和负载于聚合物凝胶
网络内部的金属纳米粒子；所述金属纳米粒子包括铂、镍、钌和金中的一种或几种；所述聚合物凝胶包括丙烯酰胺类
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丙烯酸酯类凝胶。本专利技术从控制加氢反应中反应物和产物传质过程的角度出发，将具有优异催化加氢能力的金属纳米粒子负载于聚合物凝胶内。聚合物凝胶载体的亲水部分可以使催化剂很好的分散在水相中，疏水区域可以富集H2气泡与炔烃发生加氢反应。此外，由于本专利技术提供的凝胶基纳米金属催化剂的整体亲水性，对烯烃的亲和力极弱，半加氢产物烯烃在催化剂表面会发生快速解吸附，避免了进一步加氢生成烷烃。因此，本专利技术提供的凝胶基纳米金属催化剂对炔烃选择性加氢反应的催化效率很高。
[0019]实施例的数据表明，本专利技术提供的催化剂催化炔烃选择性加氢反应的催化效率可达100％，炔烃的选择性可达97％。
附图说明
[0020]图1为Pt@gel
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20％～Pt@gel
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100％凝胶基纳米金属催化剂的水接触角测试图；
[0021]图2为Au@gel
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20％～Au@gel
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100％凝胶基纳米金属催化剂的水接触角测试图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种凝胶基纳米金属催化剂，包括聚合物凝胶和负载于所述聚合物凝胶的网络内部的金属纳米粒子；所述金属纳米粒子包括铂、镍、钌和金中的一种或几种；所述聚合物凝胶包括丙烯酰胺类
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丙烯酸酯类共聚物凝胶。
[0023]本专利技术提供的凝胶基纳米金属催化剂包括金属纳米粒子。在本专利技术中，所述金属纳米粒子的粒径优选为5～15nm，更优选为5～10nm。所述金属纳米粒子的质量优选为聚合物凝胶质量的1～5％，更优选为2～4％。
[0024]在本专利技术中，所述聚合物凝胶包括丙烯酰胺类
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丙烯酸酯类共聚物凝胶，所述聚合物凝胶包括丙烯酰胺
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丙烯酸丁酯共聚物凝胶、丙烯酰胺
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甲基丙烯酸十二酯共聚物凝胶、N,N
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二甲基丙烯酰胺
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丙烯酸丁酯共聚物凝胶和二甲基丙烯酰胺
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甲基丙烯酸十二酯共聚物凝胶中的一种或几种，更优选为丙烯酰胺
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丙烯酸丁酯共聚物凝胶。
[0025]在本专利技术中，所述聚合物凝胶的制备方法，优选包括以下步骤：
[0026]将丙烯酰胺水性单体、丙烯酸酯油性单体、光引发剂、酰胺类交联剂分散至乙醇，进行原位光聚合反应，得到所述聚合物凝胶。
[0027]在本专利技术中，所述丙烯酰胺水性单体优选包括丙烯酰胺和/或N,N
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二甲基丙烯酰胺，更优选为丙烯酰胺。所述丙烯酸酯油性单体优选包括丙烯酸丁酯和/或甲基丙烯酸十二酯，更优选为丙烯酸丁酯。在本专利技术中，所述光引发剂优选包括二乙基二甲苯酮。在本专利技术中，所述酰胺类交联剂优选包括N,N
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亚甲基双丙烯酰胺。
[0028]在本专利技术中，所述丙烯酰胺水性单体的质量为丙烯酰胺水性单体和丙烯酸酯油性单体质量和的20～80％，更优选为40～60％。所述丙烯酸酯油性单体的质量和光引发剂的体积比优选为2～10g：5μL，更优选为4～8g：5μL。所述丙烯酸酯油性单体和酰胺类交联剂的质量比优选为2～10：0.05，更优选为4～8：0.05。所述丙烯酸酯油性单体和乙醇的质量比优选为2～10：16，更优选为4～8：16。
[0029]在本专利技术中，所述原位光聚合反应的条件优选包括：紫外光照射，紫外光波长为365nm，光强为2000mW/cm2，光照时间1h。
[0030]在本专利技术中，所述原位光聚合反应后，优选还包括将原位光聚合反应所得产物依次进行去离子水透析和冷冻干燥，得到所述聚合物凝胶固体。
[0031]在本专利技术中，所述去离子水透析的截留分子量优选为8KDa～14KDa，更优选为14KDa。在本专利技术中，所述冷冻干燥的温度优选为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凝胶基纳米金属催化剂，其特征在于，包括聚合物凝胶和负载于所述聚合物凝胶的网络内部的金属纳米粒子；所述金属纳米粒子包括铂、镍、钌和金中的一种或几种；所述聚合物凝胶包括丙烯酰胺类
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丙烯酸酯类共聚物凝胶。2.根据权利要求1所述的凝胶基纳米金属催化剂，其特征在于，所述金属纳米粒子的质量为聚合物凝胶质量的1～5％。3.根据权利要求1或2所述的凝胶基纳米金属催化剂，其特征在于，所述金属纳米粒子的粒径为5～15nm。4.根据权利要求1或2所述的凝胶基纳米金属催化剂，其特征在于，所述丙烯酰胺类
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丙烯酸酯类共聚物凝胶包括丙烯酰胺
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丙烯酸丁酯共聚物凝胶、丙烯酰胺
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甲基丙烯酸十二酯共聚物凝胶、N,N
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二甲基丙烯酰胺
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丙烯酸丁酯共聚物凝胶和二甲基丙烯酰胺
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甲基丙烯酸十二酯共聚物凝胶中的一种或几种。5.权利要求1～4任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵天艺，张明辉，刘明杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：