本发明专利技术涉及一种PVDF/Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜及其制备方法。本发明专利技术将高分子聚合物微球与聚偏氟乙烯(PVDF)共混制膜，然后负载铁-钯双金属纳米粒子，制备了具有良好催化反应活性和分离性能的杂化膜。使用该种PVDF/Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜可以对三氯乙烯、一氯醋酸、二氯联苯、二氯苯氧乙酸等含氯有机物进行还原脱氯反应，将其中的氯原子转化为氢原子。此外该膜还可以用来催化还原氨基硝基苯，硝基苯，甲基硝基苯等硝基苯类分子中的硝基的还原反应，将硝基转化为氨基。
【技术实现步骤摘要】
—种PVDF/Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜及其制备方法
本专利技术涉及一种PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜及其制备方法，具体为一种高分子聚合物微球与聚偏氟乙烯(PVDF)共混制膜，然后负载铁-钯双金属纳米粒子，得到PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，属于聚合物科学与
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技术介绍
水污染中常见的有机物有25种，其中氯代有机物(如三氯乙烯等)有10种。这类物质毒性大、难降解，一旦进入环境将对人类及其生态环境造成长期威胁。近年来，氯代有机物对水质的影响引起了科学家们的极大重视，其降解技术也得到了国内外的广泛研究。目前研究较多的处理方法是利用金属铁纳米粒子脱氯加氢，从而达到降解氯代有机物的目的。纳米级铁粒子具有颗粒尺寸小、比表面积大、反应活性高的特点，对水中氯代有机物的去除效果明显优于普通的零价还原铁粉。但由于纳米级金属粒子在制备过程中容易发生团聚或被氧化而导致反应活性降低，并且其长期保留在悬浮液中也不利于回收和再利用，使用成本较高。为了提高铁催化还原的效率，一些研究人员尝试采用铁-钯双金属体系处理氯代物，并取得了很好的效果。铁-钯双金属纳米粒子具有很高比表面积及较高的反应活性，而且具有和尺寸相关的独特的量子效应、表面效应等，是纳米材料领域的研究热点。但是单纯的铁-钯纳米粒子除了活性有较大提高外，容易堆积而引起活性下降，重复使用性差，操作费用大等Fe纳米粒子的缺陷仍然存在，必须将铁-钯双金属纳米粒子分散在适合的载体上，以保持其好的使用特性(Ind.Eng.Chem.Res.46(2007)2348)。负载后的铁-钯双金属纳米粒子更易于使用、分离和集成在反应器设备中，也利于铁-钯双金属纳米粒子的回收和再利用。目前，可以分散纳米粒子的固体支撑物主要有活性炭、金属氧化物、沸石或聚合物等。聚合物膜是具有多孔结构的分离膜，其高的比表面积和大量的通孔结构使其较一般的纳米粒子载体更优越，是理想的纳米粒子载体。如果将金属铁-钯纳米粒子负载到膜孔中，除了具有易于使用、分离和集成等优点，金属铁-钯纳米粒子将会有更多的活性位点与反应物分子接触反应，提高反应活性；与此同时，生成物将会更容易从纳米粒子表面离开，大大降低对活性位点的包覆，提高反应效率。综上所述，将微球引入到PVDF膜上，再将铁-钯双金属纳米粒子通过微球负载在膜上，可同时赋予膜分离和催化反应特性，使其在分离和催化反应领域得到进一步的应用。本专利技术提出以物理共混方法制备的聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸(PMAA)微球/聚偏氟乙烯平板膜为基膜，然后利用金属离子能够与聚电解质形成配合化合物的特性以及活泼金属置换反应的原理制备杂化膜。通过将聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸微球作为铸膜液中的添加剂引入聚合物膜中，改善膜孔结构，提高膜孔体积，增强反应物的扩散渗透，提高反应速率。利用聚电解质与金属间的配位作用，实现金属纳米粒子在基膜内的高度分散和固定，克服聚集和流失缺陷。通过化学还原使Fe与pd2+置换，得到的Fe-Pd纳米粒子具有较高的活性及稳定性。通过控制聚丙烯酸微球的荷电化程度和Fe2+的浓度可以控制Fe纳米粒子的负载量，而Pd纳米粒子的负载量可以通过改变置换时间以及pd2+的浓度来实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有纳米铁降解有机氯代物反应活性低，重复使用性差，操作费用大的问题。本专利技术提供了一种PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜及其制备方法。该膜由聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸(PMAA)微球和PVDF的共混成膜，然后负载Fe-Pd双金属纳米粒子制得，膜孔表面含有聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸(PMAA)微球和附着于聚合物微球上的Fe-Pd双金属纳米粒子。本专利技术解决所述产品制备方法技术问题的技术方案是:设计一种PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜制备方法，该方法是通过PVDF和高分子聚合物微球物理共混制膜，然后利用膜孔聚合物微球负载Fe-Pd双金属纳米粒子，包括如下步骤:a)高分子聚合物微球的制备:将1.0g甲基丙烯酸或0.8g丙烯酸和1.0g 二甲基丙烯酸乙二醇酯，0.04g偶氮二异丁腈溶解在SOmL的乙腈中，83°C反应1.5h，离心，沉淀，真空干燥，得到聚甲基丙烯酸(PMAA)微球或聚丙烯酸(PAA)微球；b)制备铸膜液:将PVDF粉末和步骤a)得到的聚合物微球分散在有机溶剂中，溶解，真空脱气，得到聚合物微球含量为0.5wt %，2 %、6 %、IOwt %，20wt %，30wt %，40wt %，质量浓度为16-20Wt%的铸膜液，所述的有机溶剂是N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种；c)PVDF /高分子聚合物微球膜的制备:将步骤b)得到的铸膜液于洁净平整的玻璃板上刮制成液膜，凝固水浴中固化成膜；d)PVDF / Fe金属纳米粒子杂化膜的制备:将步骤c)制备的PVDF /高分子聚合物微球膜用pH为10的氯化钠溶液浸泡10小时，去离子水洗涤至洗涤液为中性；然后，氮气保护下将膜于PH=5.5的FeCl2溶液中浸泡4小时，洗涤，浸入饱和硼氢化钠水溶液，得到PVD / Fe金属纳米粒子杂化膜；e)PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜的制备:将步骤d)制备的PVDF / Fe金属纳米粒子杂化膜在乙醇和水(体积比为90:10)的PdCl2或K2PdCl4溶液中浸泡，即制得所述PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜。本专利技术解决所述产品技术问题的技术方案是设计一种PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征在于该膜是由聚偏氟乙烯和高分子聚合物微球物理共混制膜，然后通过聚合物微球负载Fe-Pd双金属纳米粒子所得。物理共混和双金属纳米粒子负载方法由本专利技术所述的制备方法所规定。本专利技术提供了一种PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜及所述膜的制备方法，其特征在于该膜是由聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸微球，聚偏氟乙烯(PVDF)，Fe-Pd双金属纳米粒子组成，具有分离功能，催化反应功能和PH响应功能。聚合物微球位于膜孔表面，可以对环境PH变化发生响应，通过自身结构的变化实现对膜孔大小和水通量及牛血清蛋白截留的调节。Fe-Pd双金属纳米粒子负载在膜孔的微球上，防止了纳米粒子的堆积导致催化活性下降，大大提高了双金属纳米粒子的催化反应活性及催化效率，方便了反应的实施和金属纳米粒子的再生。因此，本专利技术的突出优点是将Fe-Pd双金属纳米粒子固定在膜孔内的聚合物微球上，从而使Fe-Pd双金属纳米粒子的催化反应功能，膜分离材料的过滤功能完美地结合在一起，是一种新型的功能膜。技术方案本专利技术涉及一种PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜及其制备方法。该膜是将高分子聚合物微球与聚偏氟乙烯(PVDF)共混制膜，然后负载Fe-Pd双金属纳米粒子制得。本专利技术制备方法具体是分别选择聚甲基丙烯酸微球或聚丙烯酸微球与聚偏氟乙烯物理共混相转化成膜，然后通过聚合物微球负载Fe-Pd双金属纳米粒子，制备出聚偏氟乙烯(PVDF) / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜。本专利技术的产品兼具Fe-Pd双金属纳米粒子的催化反应功能和膜分离材料的过滤功能，并且可以通过外界PH的变化调节膜的通量，膜的截留等，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种PVDF／Fe?Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征在于该膜由聚偏氟乙烯，聚甲基丙烯酸微球或聚丙烯酸微球和Fe?Pd双金属纳米粒子组成。
【技术特征摘要】
1.一种PVDF / Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征在于该膜由聚偏氟乙烯，聚甲基丙烯酸微球或聚丙烯酸微球和Fe-Pd双金属纳米粒子组成。2.根据权利要求1所述的一种PVDF/ Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征在于聚甲基丙烯酸微球或聚丙烯酸微球位于膜孔内表面，粒径为50-400nm。3.根据权利要求1所述的一种PVDF/ Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征在于Fe-Pd双金属纳米粒子附着于膜孔聚甲基丙烯酸微球或聚丙烯酸微球上。4.根据权利要求1所述的一种PVDF/ Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，所述的Fe-Pd双金属纳米粒子粒径大小为10-30nm，Pd与Fe元素比为1:5_1:20。5.根据权利要求1所述的一种PVDF/ Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征在于膜表面由PVDF聚合物组成，膜孔径大小范围为25-300nm。6.根据权利要求1所述的一种PVDF/ Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征是指在使用中膜的孔径，透过性能和过滤性能可以随环境pH变化而发生变化。7.根据权利要求1所述的一种PVDF/ Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征是指该膜具有对三氯乙烯、一氯醋酸、二氯联苯、二氯苯氧乙酸进行还原脱氯功能。8.根据权利要求1所述的一种PVDF/ Fe-Pd双金属纳米粒子杂化膜，其特征是指该膜具有对氨基硝基苯，硝基苯，甲基硝基苯分子中的硝基的还原反应，将硝基转化为氨基。9.一种PVDF ...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈熙，毕丗胤，赵博武，陈莉，付维贵，冯霞，杨青，盛慧颖，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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