【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高聚物工程和催化功能材料制备交叉领域，特别是涉及一种作为催化剂载体的功能型多孔材料及其制备方法和用途。
技术介绍
1、高内相乳液是一种高黏性的膏状乳液，其分散相体积分数大于等于74.05％，以高内相乳液液滴为孔隙模板，聚合连续相后，去除分散相和其他未反应组分，得到多孔聚合物的方法为高内相乳液模板法。高内相乳液模板法为多孔材料提供了一种简单高效的制备途径，在化学工程、环境科学工程及生物组织工程等领域已受到广泛应用。
2、而由其制得的多孔材料具有相互连接的多孔结构，其易于渗透，具有高扩散速率和良好的吸附性能；同时通过高内相乳液模板法制备多孔聚合物材料时，还能灵活调整其孔径，合理控制其表面改性策略，使得多孔材料还具有高度可调节性和良好的化学稳定性。因此，多孔材料在吸附、催化、分离膜和水处理等各个领域都有广泛的应用前景。
3、现有技术中，使用高内相乳液模板法制备多孔材料时，由于作为油相的4-乙烯基吡啶在水中有一定的溶解度，导致这类功能单体会不易甚至无法形成稳定的高内相乳液。通常需要引入疏水性共聚单体(如苯乙烯)，否则会影响高内相乳液的稳定性；与此同时，稳定该体系需使用大量的稳定剂，为油相组分质量分数的30％以上。因此，以4-乙烯基吡啶为油相的高内相乳液存在着稳定性差、稳定剂添加量大的问题；而由其制备得到的多孔材料常存在孔隙结构不规则、尺寸不可控、开闭孔状态不可控、机械强度低、残留稳定剂等的问题。
4、因此，急需寻找一种新的制备方法，使得4-乙烯基吡啶作为油相的高内相乳液稳定性更好，制备得
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种作为催化剂载体的功能型多孔材料及其制备方法和用途，用于解决现有技术中，以4-乙烯基吡啶为油相的高内相乳液存在着稳定性差、稳定剂添加量大，由其所制备的多孔聚合物的孔隙尺寸不可控、开闭孔状态不可控、机械强度低、稳定剂残留的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过以下技术方案获得的。
3、本专利技术第一方面提供一种作为催化剂载体的功能型多孔材料的制备方法，将氯化钙水溶液加入到油相与稳定剂、引发剂的混合溶液中形成高内相乳液，然后将所述高内相乳液进行加热引发聚合反应，得到所述功能型多孔材料；所述油相包含单体和交联剂；所述单体包括功能单体和苯乙烯(st)；所述功能单体包括4-乙烯基吡啶；所述稳定剂包括聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物(peo-b-ps)。
4、优选地，所述功能单体占油相总体积的10～20vol％。如可以为10vol％，11vol％，12vol％，13vol％，14vol％，15vol％，16vol％，17vol％，18vol％，19vol％，20vol％。
5、优选地，所述苯乙烯占油相总体积的70～80vol％。如可以为70vol％，71vol％，72vol％，73vol％，74vol％，75vol％，76vol％，77vol％，78vol％，79vol％，80vol％。
6、优选地，所述交联剂选自二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种。
7、优选地，所述交联剂的体积占所述油相总体积的10～20vol％。如可以为10vol％，11vol％，12vol％，13vol％，14vol％，15vol％，16vol％，17vol％，18vol％，19vol％，20vol％。
8、优选地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
9、优选地，所述引发剂的添加量为所述油相总质量的0.5～2wt％。0.5～1wt％，1～2wt％。更优选为1wt％。
10、优选地，所述聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物(peo-b-ps)的结构式如下：
11、其中，n为聚乙二醇段的聚合度，n为43～45，m为聚苯乙烯段的聚合度，m为130～140。如n可以为43,44,45。m可以为130～134,134～140。
12、聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物中疏水段ps嵌段长度不是随意设定的，其与制备得到的功能型多孔材料的开孔率密切相关。具体地，在稳定剂添加量一定的情况下，功能型多孔材料的开孔率随ps嵌段长度的增加而提高。如果ps嵌段的长度较短，则制得的多孔材料开孔率低，用于光催化反应时催化活性差；但如果ps嵌段的长度过长，则会导致peo-b-ps在体系中的流动性低，液滴间膜的强度高，进而使得材料的开孔率降低，从而降低其传质效率，影响光催化反应的活性。
13、优选地，所述聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物的添加量是所述油相总摩尔数的0.03～0.12mol％。如可以为0.03～0.101mol％，为0.034～0.12mol％。更优选为0.034～0.101mol％。聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物的添加量与高内相乳液的稳定性及其最终制得的功能型多孔材料的孔结构相关。随着聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物添加量增大，会导致最终制备得到的功能型多孔材料的孔径降低；同时乳液的水油界面变薄，使得多孔材料的开孔率得到了有效的提高；但如果聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物添加量过多，则会导致油相黏度增大，加强了液滴之间的膜的强度，较难形成开孔。如果聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物添加量过少，则无法有效稳定乳液，导致乳液发生破乳。
14、优选地，以所述高内相乳液的总体积为基准计，所述氯化钙水溶液的含量为80～90vol％，余量为油相。如可以为80vol％，81vol％，82vol％，83vol％，84vol％，85vol％，86vol％，87vol％，88vol％，89vol％，90vol％。
15、优选地，所述氯化钙水溶液的质量浓度为：0.001～0.1g/ml。如可以为0.001～0.01g/ml，0.01～0.1g/ml，0.01～0.05g/ml。
16、优选地，将所述氯化钙水溶液逐滴加入到混合溶液中。
17、优选地，形成所述高内相乳液时，均质速率为3000～9000rpm。通过控制均质速率，能够有效调控多孔材料的孔径大小和开孔率。较高的均质速率会使得高内相乳液的液滴更有效地分散和破碎，使液滴直径变小，多分散性变窄，从而形成的材料孔隙更均匀，且液滴直径的减小使界面膜变薄，更易形成连通孔，开孔率提高。如果均质速率较低，例如小于3000rmp时，会导致最终制备得到的功能型多孔材料大孔的平均孔径会增大，界面减小且开孔率低；但如果均质速率过大，剪切强度过大，会导致乳液不稳定。
18、优选地，所述加热温度为50～70℃。如可以为50～60℃，为60～70℃。如果温度过高，会影响乳液的稳定性；如果温度过低，会导致引发剂活性降低，所需反应时间增加，影响实验效率。
19、优选地，所述聚合反应后还包括后处理步骤，包括洗涤和干燥。
20、更优选地，所述洗涤时分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种作为催化剂载体的功能型多孔材料的制备方法，其特征在于，将氯化钙水溶液加入到油相与稳定剂、引发剂的混合溶液中形成高内相乳液，然后将所述高内相乳液进行加热引发聚合反应，得到所述功能型多孔材料；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述功能单体的添加量为油相总体积的10～20vol％；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物的结构式如下：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述高内相乳液的总体积为基准计，所述氯化钙水溶液的含量为80～90vol％，余量为油相；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述高内相乳液时，均质速率为3000～9000rpm；
6.一种由如权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的作为催化剂载体的功能型多孔材料。
7.根据权利要求6所述的功能型多孔材料，其特征在于，所述功能型多孔材料具有连通的多级孔结构，其中大孔的平均孔径为3.5～23.0μm，连通孔的平均孔径为0.5～3.0μm；
8
9.一种如权利要求6～8任一项所述的作为催化剂载体的功能型多孔材料在光催化领域作为催化剂载体的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，以功能型多孔材料的质量的总质量为基准计，所述功能型多孔材料对催化剂的负载率为1～10wt％。
...【技术特征摘要】
1.一种作为催化剂载体的功能型多孔材料的制备方法，其特征在于，将氯化钙水溶液加入到油相与稳定剂、引发剂的混合溶液中形成高内相乳液，然后将所述高内相乳液进行加热引发聚合反应，得到所述功能型多孔材料；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述功能单体的添加量为油相总体积的10～20vol％；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇-b-聚苯乙烯两嵌段共聚物的结构式如下：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述高内相乳液的总体积为基准计，所述氯化钙水溶液的含量为80～90vol％，余量为油相；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述高内相乳液时，均质速率为3000～9000rpm；...
【专利技术属性】
技术研发人员：周寅宁，景之俊，潘云翔，孟新宇，周鸣亮，张鹏，
申请(专利权)人：上海弗鲁克科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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