CN103272640B - 一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法，属于化工技术领域。本发明是将水溶性的氯金酸(盐)在阴离子交换树脂微球表面经还原赋形一步室温反应，即可制备得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球。本发明所述刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球可用作液相催化还原反应的可重复使用催化剂。本发明所述刺猬状金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备工艺步骤简单、无环境污染、产率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
金纳米颗粒对甲醛、CO等的催化氧化具有良好的催化性能，由此引发国际范围内的金催化剂的研究热潮。世界黄金局设立了Gold Research Opportunities World-wide专项基金，专门用于纳米金催化剂工作机理的研发。但是纳米金催化剂在实际液相反应体系中使用时所面临的挑战是：如何有效地解决金纳米颗粒显著的团聚问题？如何在液相催化反应体系中便捷地实现金纳米催化剂的分离和重复利用问题？尽管有众多的学术期刊文献提出采用沸石分子筛、氧化铝、活性炭、二氧化铈、氧化铁等固体粉末用作金纳米颗粒的载体，但是依然无法有效地解决催化剂流失、催化剂分离和催化剂的重复再利用等难题。与现有的金纳米催化剂技术相比，本发明所披露的一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法，可以在室温条件下、通过液相反应高通量地制造一种廉价载体负载的金纳米催化剂，工艺步骤简单，无环境三废问题，反应转化率高。所得催化剂可适用于液相化学还原反应，分离操作简单易行且具有优秀的重复再利用性能。
发明内容
本发明目的在于提供一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法。
本发明所述一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法，其特征在于将水溶性的氯金酸盐在阴离子交换树脂微球表面经还原赋形一步室温反应，即可制备得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂。
具体技术方案为：
以重量份计，取1-5份氯金酸盐、1-5份阴离子交换树脂微球、75-91份去离子水充分混合后，再加入还原赋形剂7-15份，室温反应24小时即可得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂。
所述的氯金酸盐是水合氯金酸、氯金酸钠或者氯金酸钾中的一种或几种物质的混合物。
所述的阴离子交换树脂微球是市售强碱性阴离子交换树脂微球(平均粒径0.4-0.6毫米)。
所述的还原赋形剂为抗坏血酸与1-丁基-3-十二烷基咪唑溴化物按照重量份数2∶1的混合物。
附图说明
附图1是刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的场发射扫描电镜图。
附图2是金纳米颗粒的X射线粉末衍射图。
附图中的主要符号名称：θ、X射线入射角。Intensity、衍射峰强度。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案和催化剂的性能进行详细说明：
实施例1刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备和结构表征
取1g水合氯金酸、1g阴离子交换树脂微球、91g去离子水充分混合后，再加入还原赋形剂7g，室温反应24小时得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂1.2g。附图1是刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的场发射扫描电镜图，可见金纳米颗粒总体呈柱状结构，直立在树脂微球的表面，形成非常有规律的刺状阵列。从微球的切口边缘可见，柱状金纳米颗粒在树脂微球的内部有很深的根部结构，其根部结构的长度占纳米金柱总长度的三分之二左右。附图2是金纳米颗粒的X射线粉末衍射图。其衍射峰位置(2θ)分别出现于38.2、44.4、64.6、77.5和81.7处，属于立方晶系结构，与金的X射线衍射国际标准卡片(PDF 04-0784)完全吻合。实施例2刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备和催化性能
取5g氯金酸钠盐、5g阴离子交换树脂微球、80g去离子水充分混合后，再加入还原赋形剂10g，室温反应24小时即可得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂6.1g。以4-硝基苯酚和硼氢化钠为反应物，在碱性水溶液内，以所得刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球为催化剂，催化4-硝基苯酚还原成4-氨基苯酚，反应温度固定为50℃，反应5小时4-硝基苯酚还原成4-氨基苯酚的转化率达99.9％。经过简单过滤分离操作可以完全回收刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂，重复使用40次(24000分钟)，4-硝基苯酚还原成4-氨基苯酚的转化率可维持在85％以上，可见，本专利所得刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂具有良好的重复使用性能，具有重要的工业应用前景。
实施例3刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备
取1.5g氯金酸和氯金酸钠混合物、2.5g阴离子交换树脂微球、88g去离子水充分混合后，再加入还原赋形剂8g，室温反应24小时即可得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂3.61g。
实施例4刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备
取3.5g氯金酸钾、4g阴离子交换树脂微球、84g去离子水充分混合后，再加入还原赋形剂8.5g，室温反应24小时即可得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂5.18g。
实施例5刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备
取5g氯金酸钠和氯金酸钾的混合物、5g阴离子交换树脂微球、75g去离子水充分混合后，再加入还原赋形剂15g，室温反应24小时即可得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂7.26g。
Claims (1)
1.一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法，其特征在于将水溶性的氯金酸盐在阴离子交换树脂微球表面经还原赋形一步室温反应，即可制备得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂；以重量份计，取1-5份氯金酸盐、1-5份阴离子交换树脂微球、75-91份去离子水充分混合后，再加入还原赋形剂7-15份，室温反应24小时即可得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂；还原赋形剂为抗坏血酸与溴化1-丁基-3-十二烷基咪唑按照重量份数2∶1的混合物。
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