CN103769216A - 一种具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂及其制备方法，该催化剂以四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物为核、聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)为壳，催化剂的粒子尺寸为150～300nm，饱和磁化强度为15～20emu/g，其中四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为15～20nm，纳米银粒径为9～12nm，聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)的厚度为20～50nm.。该催化剂是通过乙醇还原法制备得到，所制备的催化剂集纳米银的催化性与磁性微粒的磁性能、微凝胶的温度敏感性为一体，克服了纳米银在催化过程中的不易回收和易聚集的问题，提高了其催化活性，实现了催化剂的重复使用。
Description
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂，以及该催化剂的制备方法。
背景技术
金属纳米粒子由于其小尺寸、大的比表面积等独特的性质，已经成为催化领域中的一种高效催化剂，但由于金属纳米粒子之间具有高的比表面能，使其在合成和催化过程中容易发生聚集，从而导致催化活性的降低。解决纳米金属诸多不利因素的方法之一是用载体负载纳米金属，这样不仅可以有效提高纳米金属的比表面积，还可以起到稳定纳米粒子和防止聚集的作用。为了解决纳米金属使用率低的现状，人们经常将具有催化性能的金属纳米粒子与具有磁性能的物质（如四氧化三铁、三氧化二铁和纳米镍、钴等）复合来提高纳米金属的性能，并可以实现可回收性。这种由两种或两种以上组分形成的复合纳米粒子除了兼具纳米金属的性质和磁性微粒的磁性能之外，还可以调节纳米粒子的性质（如电荷密度、生物相容性、稳定性以及分散性），从而实现在催化、表面增强拉曼散射、抗菌、生物相容性、导电性及多领域的应用。纳米金属与磁性纳米粒子形成的复合结构主要有核-壳结构和雪人状结构。例如，Chung-Che Lee等(Nanotechnology,2006,17,3094-3099)在乙二醇溶液中，聚乙烯亚胺作保护剂的情况下，通过连续还原氯化镍和硝酸银来得到NiAg核-壳结构的复合纳米粒子。又如JianHua Shen等(Langmuir,2013,29,690-695)将制备好的四氧化三铁纳米粒子分散在溶解有硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中，100℃条件下反应12小时，得到核-壳型的Fe3O4Ag复合微球。另外，Yiwu Mao等(Cryst Eng Comm,2013,15,3575-3581)通过种子连续生长法制备得到Fe3O4Ag异质结构，但该方法合成温度较高，还原步骤相对繁琐。
聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶由于其独特的温度敏感性和在不同领域中潜在的应用而得到广泛的关注。将具有磁性和催化性的纳米粒子与具有温敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺聚合物复合形成核-壳结构复合材料，这样可获得同时具有温度敏感性、催化活性和可重复使用性等多种功能。例如，Rafael Contreras-Caceres等(Langmuir,2011,27,4520-4525)在丁烯酸中将稳定的四氧化三铁纳米粒子与N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)在70℃条件下反应，得到核-壳状的Fe3O4PNIPAM复合微球，接着将硝酸银分散在其中，加入硼氢化钠快速还原，得到具有温度敏感性和磁性能的复合材料。又如，Pan Lu等(Nanoscale,2012,4,6244-6255)在以制备好的四氧化三铁二氧化硅结构基础上复合聚N-异丙基丙烯酰胺，接着将上述制备的核-壳材料溶胀在硝酸银溶液中，通过硼氢化钠原位还原的方式得到银纳米粒子，该方法制备得到的复合材料合成步骤相对繁琐不易控制，且单质纳米银暴露在外面容易被氧化而影响纳米金属的催化效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服纳米银在催化过程中不易回收且易聚集的问题，提供一种将纳米银与磁性纳米微粒、微凝胶三者复合，易于实现纳米银的重复使用性，避免纳米银粒子的团聚，提高其催化活性，同时还可以赋予催化剂温敏性和磁性能，并为该催化剂提供一种操作简单的制备方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该催化剂是以四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物为核、聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)为壳，催化剂的粒子尺寸为150～300nm，饱和磁化强度为15～20emu/g，其中四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物的质量百分比组成为：四氧化三铁磁性纳米粒子98.5%～99.2%、纳米银0.8%～1.5%，四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为15～20nm，纳米银粒径为9～12nm，聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)的厚度为20～50nm。
上述的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂的制备方法由下述步骤组成：
1、制备四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物
将粒径为15～20nm的四氧化三铁磁性纳米粒子超声分散于无水乙醇中，滴加氨丙基三甲氧基硅烷，四氧化三铁磁性纳米粒子与无水乙醇、氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:300～350:3～5，常温搅拌6小时，磁分离所得产物，得到氨基修饰的四氧化三铁纳米粒子；将氨基修饰的四氧化三铁纳米粒子超声分散于无水乙醇中，配制成0.2～0.3mg/mL的四氧化三铁分散液，在避光条件下，向四氧化三铁悬浮液中滴加硝酸银初始浓度为0.10～0.75mol/L的银氨溶液，常温搅拌1小时，滴加0.03mol/L的氢氧化钠水溶液，四氧化三铁分散液与银氨溶液、氢氧化钠水溶液的体积比为90:1:3，还原反应18小时，产物经洗涤、离心分离、冷冻干燥，得到四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物。
2、制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂
将四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物、N-异丙基丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷按质量比为1:15:0.1:0.25:2.5～5超声分散于二次蒸馏水中，在氮气保护下，升温至70℃，加入0.004g/mL的过硫酸钾水溶液，过硫酸钾与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为1:7.5，继续反应4小时，冷却至常温，产物经洗涤、离心分离、磁分离、冷冻干燥，得到具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂。
上述的制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂步骤2中，四氧化三铁/纳米银核-壳结构复合物与N-异丙基丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比最佳为1:15:0.1:0.25:5。
本发明的四氧化三铁磁性纳米粒子可以从sigma公司购买，也可以根据文献方法自己合成，具体合成方法为：将四水合氯化亚铁和六水合氯化铁完全溶解于二次蒸馏水中，在氮气保护和搅拌状态下，滴加质量分数为25%～28%的氨水，常温搅拌反应30分钟，加入44g/L的柠檬酸钠水溶液，四水合氯化亚铁与六水合氯化铁、二次蒸馏水、氨水、柠檬酸钠的质量比1:2～3:14～15:5～6:0.03～0.04，70～80℃静置30分钟，冷却至常温，磁分离所得产物，得到粒径为15～20nm的四氧化三铁磁性纳米粒子。
本发明采用乙醇还原法和无皂乳液聚合法，将纳米银与磁性纳米四氧化三铁微粒、微凝胶三者复合，使所制备的催化剂集纳米银的催化性与磁性微粒的磁性能、微凝胶的温度敏感性为一体，克服了纳米银在催化过程中的不易回收和易聚集的问题，提高了其催化活性，实现了催化剂的重复使用。
附图说明
图1是实施例1制备的四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物的透射电子显微镜的照片。
图2是实施例1中四氧化三铁磁性纳米粒子（a）以及制备的四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物（b）和具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂（c）的X-射线衍射。
图3是实施例1制备的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂的透射电子显微镜照片。
图4是实施例1中四氧化三铁磁性纳米粒子（a）以及制备的四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物（b）和具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂（c）的磁滞回线图。
图5是实施例2制备的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂的透射电子显微镜照片。
图6是实施例1制备的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂催化对硝基苯酚还原的表观速率常数随温度变化曲线图。
图7是实施例1制备的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂用于催化硼氢化钠还原对硝基苯酚时催化剂重复使用次数对对硝基苯酚转化率的影响。
具体实施方式
下面结合附图和实施例子对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
1、制备四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物
将0.25g粒径为15～20nm四氧化三铁磁性纳米粒子超声分散于79g无水乙醇中，滴加1g氨丙基三甲氧基硅烷，四氧化三铁磁性纳米粒子与无水乙醇、氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:316:4，常温搅拌6小时，产物用无水乙醇和二次蒸馏水交替磁分离3次，70℃真空干燥1.5小时，得到氨基修饰的四氧化三铁纳米粒子。
将0.025g氨基修饰的四氧化三铁纳米粒子超声分散于90mL无水乙醇中，配制成0.28mg/mL的四氧化三铁分散液，在避光条件下，滴加1mL硝酸银初始浓度为0.75mol/L的银氨溶液（所用氨水的质量分数为25%～28%），常温搅拌1小时，滴加3mL0.03mol/L的氢氧化钠水溶液，四氧化三铁分散液与银氨溶液、氢氧化钠水溶液的体积比为90:1:3，还原反应18小时，反应结束后，产物经二次蒸馏水和无水乙醇交替离心分离3次、冷冻干燥，得到黑色粉末状四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物。由图1和图2可见，四氧化三铁磁性纳米粒子上负载的纳米银的粒径为9～12nm。
2、制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂
将0.02g四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物、0.3g N-异丙基丙烯酰胺、0.002g十二烷基磺酸钠、0.005g N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.05g3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷超声分散于90g二次蒸馏水中，在氮气保护下，升温至70℃，加入10mL0.004g/mL的过硫酸钾水溶液，过硫酸钾与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为1:7.5，继续反应4小时，冷却至常温，产物用无水乙醇离心洗涤三次后磁分离、冷冻干燥，得到棕黄色粉末状具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂。由图3可见，所得催化剂是以四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物为核、以聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)为壳，其中四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物的质量百分比组成为：四氧化三铁磁性纳米粒子82.64%、纳米银0.9%，催化剂的粒子尺寸为150～300nm，聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)的厚度为20～50nm。由图4可得，催化剂的饱和磁化强度为17.222emu/g。
实施例2
本实施例的制备四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物步骤1与实施例1相同。在制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂步骤2中，将0.02g四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物、0.3g N-异丙基丙烯酰胺、0.002g十二烷基磺酸钠、0.005g N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.10g3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷超声分散于90g二次蒸馏水中，其他步骤与实施例1相同，制备成具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂（见图5）。
实施例3
本实施例的制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂步骤2与实施例1相同。在制备四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物步骤1中，所用的硝酸银初始浓度为0.75mol/L的银氨溶液用等体积硝酸银初始浓度为0.10mol/L的银氨溶液替换，其他步骤与实施例1相同。
实施例4
本实施例的制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂步骤2与实施例1相同。在制备四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物步骤1中，所用的硝酸银初始浓度为0.75mol/L的银氨溶液用等体积硝酸银初始浓度为0.50mol/L的银氨溶液替换，其他步骤与实施例1相同。
为了证明本发明的有益效果，发明人将实施例1制备的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂（以下简称本发明催化剂）用于催化硼氢化钠还原对硝基苯酚，具体试验如下：
将1mL0.12×10-2mol/L的对硝基苯酚水溶液和2mL0.1mol/L的硼氢化钠水溶液在标准二通比色皿中混合，分别加热到25、30、32、35、40℃，然后加入40μL0.5g/L本发明催化剂的水溶液，采用紫外-可见分光光度计测试不同温度下催化剂的反应速率。由图6可见，本发明催化剂随着温度的变化，其反应速率常数表现出明显的温敏性。图7是本发明催化剂重复使用次数对对硝基苯酚转化率的影响，由图可见，本发明催化剂重复使用5次后，对硝基苯酚的转化率仍可达90%以上，表现出很高的转化率。
Claims (3)
1.一种具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂，其特征在于：以四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物为核、聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)为壳，得到核-壳结构的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂，催化剂的粒子尺寸为150～300nm，饱和磁化强度为15～20emu/g，其中四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物的质量百分比组成为：四氧化三铁磁性纳米粒子98.5%～99.2%、纳米银0.8%～1.5%，四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为15～20nm，纳米银粒径为9～12nm，聚(N-异丙基丙烯酰胺-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)的厚度为20～50nm。
2.一种权利要求1的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂的制备方法，其特征在于它由下述步骤组成：
（1）制备四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物
将粒径为15～20nm的四氧化三铁磁性纳米粒子超声分散于无水乙醇中，滴加氨丙基三甲氧基硅烷，四氧化三铁磁性纳米粒子与无水乙醇、氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:300～350:3～5，常温搅拌6小时，磁分离所得产物，得到氨基修饰的四氧化三铁纳米粒子；将氨基修饰的四氧化三铁纳米粒子超声分散于无水乙醇中，配制成0.2～0.3mg/mL的四氧化三铁分散液，在避光条件下，向四氧化三铁分散液中滴加硝酸银初始浓度为0.10～0.75mol/L的银氨溶液，常温搅拌1小时，滴加0.03mol/L的氢氧化钠水溶液，四氧化三铁分散液与银氨溶液、氢氧化钠水溶液的体积比为90:1:3，还原反应18小时，产物经洗涤、离心分离、冷冻干燥，得到四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物；
（2）制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂
将四氧化三铁磁性纳米粒子负载纳米银的复合物、N-异丙基丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷按质量比为1:15:0.1:0.25:2.5～5超声分散于二次蒸馏水中，在氮气保护下，升温至70℃，加入0.004g/mL的过硫酸钾水溶液，过硫酸钾与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为1:7.5，继续反应4小时，冷却至常温，产物经洗涤、离心分离、磁分离、冷冻干燥，得到具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂。
3.根据权利要求2所述的具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂的制备方法，其特征在于：所述的制备具有温敏性和磁性能的纳米银催化剂步骤（2）中，四氧化三铁/纳米银核-壳结构复合物与N-异丙基丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:15:0.1:0.25:5。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104826656A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-08-12 | 天津大学 | 温敏型石墨烯基金-铂核壳双金属催化剂及其制备方法 |
| CN105921173A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-09-07 | 河南大学 | 纳米银复合纺织催化剂及其应用 |
| CN106861755A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-20 | 南开大学 | 一种刺激响应性材料负载的Pd催化剂及其制备方法和应用研究 |
| CN109364889A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-22 | 晋江瑞碧科技有限公司 | 一种温敏性水凝胶的制备方法及其用途 |
| CN114799160A (zh) * | 2021-01-27 | 2022-07-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种磁性颗粒表面改性的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102757571A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-10-31 | 陕西师范大学 | 核-壳型温敏性无机有机杂化网络结构复合微凝胶的制备方法 |
-
2014
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102757571A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-10-31 | 陕西师范大学 | 核-壳型温敏性无机有机杂化网络结构复合微凝胶的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 章桥新等: "磁性核壳Fe3O4/Ag纳米复合粒子的制备及性能", 《硅酸盐学报》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104826656A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-08-12 | 天津大学 | 温敏型石墨烯基金-铂核壳双金属催化剂及其制备方法 |
| CN104826656B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-07-04 | 天津大学 | 温敏型石墨烯基金‑铂核壳双金属催化剂及其制备方法 |
| CN105921173A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-09-07 | 河南大学 | 纳米银复合纺织催化剂及其应用 |
| CN106861755A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-20 | 南开大学 | 一种刺激响应性材料负载的Pd催化剂及其制备方法和应用研究 |
| CN106861755B (zh) * | 2017-02-24 | 2019-11-29 | 南开大学 | 一种刺激响应性材料负载的Pd催化剂及其制备方法和应用研究 |
| CN109364889A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-22 | 晋江瑞碧科技有限公司 | 一种温敏性水凝胶的制备方法及其用途 |
| CN109364889B (zh) * | 2018-10-18 | 2021-08-10 | 武夷学院 | 一种温敏性水凝胶的制备方法及其用途 |
| CN114799160A (zh) * | 2021-01-27 | 2022-07-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种磁性颗粒表面改性的方法 |
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