CN112048097A - 一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112048097A
CN112048097A CN202010854662.0A CN202010854662A CN112048097A CN 112048097 A CN112048097 A CN 112048097A CN 202010854662 A CN202010854662 A CN 202010854662A CN 112048097 A CN112048097 A CN 112048097A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer foam
porous polymer
metal
oil
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010854662.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112048097B (zh
Inventor
杨宇
楚状状
杨卓鸿
李朋松
彭粤海
高秋珊
卢梁美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Agricultural University
Original Assignee
South China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Agricultural University filed Critical South China Agricultural University
Priority to CN202010854662.0A priority Critical patent/CN112048097B/zh
Publication of CN112048097A publication Critical patent/CN112048097A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112048097B publication Critical patent/CN112048097B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36—After-treatment
    • C08J9/40—Impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/05—Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase
    • C08J2201/0504—Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase the liquid phase being aqueous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/08—Copolymers of styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种利用高内相Pickering乳液模板法制备具有催化性能的金属负载多孔聚合物泡沫的方法。本发明首先以W/O型Pickering乳液为模板，以油溶性单体、交联剂、引发剂为油相，加入疏水性纳米粒子，随后加入去离子水形成高内相Pickering乳液；其次将得到的Pickering乳液在一定条件下引发聚合，即得到多孔聚合物泡沫；再次将多孔聚合物泡沫浸没在浓硫酸溶液中磺化，赋予其一定的活性位点，即得到磺化的多孔聚合物泡沫；最后磺化的多孔聚合物泡沫通过金属无电沉积，制备得到多孔、结构稳定的金属化多孔聚合物泡沫。本发明能够简单、大量制备具有大比表面积、高孔隙率的金属化多孔聚合物泡沫。由于沉积金属特有的物理、化学及生物特性，金属泡沫在物质传输、吸附分离、催化降解等领域有着广泛的应用价值。

Description

一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法 和应用
技术领域
本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种利用超高内相Pickering乳液模板法制备具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫的方法和应用。
背景技术
多孔材料由于其独特的物理性能如密度低、比表面积大、孔隙率高等使得这类材料在物质传输、吸附分离、催化剂载体等领域有着广泛的应用价值。由高内相乳液（分散相体积分数超过74.05%）模板法制备得到的多孔聚合物泡沫具有上述多孔材料的性能。此外，多孔聚合物泡沫由于其工艺简单、成本低、耐腐蚀等优点引起了科研工作者极大的兴趣。因此，对高内相乳液的研究及以此为模板制备多孔材料具有很好的理论意义和应用价值。
具有物理、化学和生物特性的金属材料在电化学能量转换与存储、催化降解等领域得到了广泛关注和潜在的应用。然而，纳米尺度的金属材料具有价格昂贵、易发生不可逆聚集、难以回收再利用等缺点，严重影响其在这些领域中的应用。为了解决这些问题，将金属固定在不同基底（如石墨烯片材、二氧化硅微球、水凝胶等）上，可以显著提高金属材料的稳定性，进一步提升其各项性能。然而，这些材料的合成过程往往困难繁琐，这也限制了其大规模应用。
具有低密度、大比表面积、高孔隙率以及制备工艺简单的多孔聚合物泡沫是固定金属的基底材料的一个很好的选择。常见的固定金属的方法有PVD、电镀沉积、ELD等方法。ELD技术由于其工艺条件温和、简单、成本低廉等优势，是聚合物材料沉积金属的理想选择。此外，ELD技术可以显著提高金属层与基底之间的附着力，使金属层稳定沉积在聚合物基底上。因此，如何利用简单、温和、环保的方法制备稳定、高效的金属化多孔聚合物泡沫仍是一个重大的挑战。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法。所得金属负载多孔聚合物泡沫的内部具有多级孔洞结构，且孔洞之间相互连通，提供了大量的通道及超高的比表面积，从而赋予金属材料很好的溶液接触性和较高的污染物吸附能力。本发明在制备过程中无需使用大量的表面活性剂和致孔剂，无毒且工艺简单，可以在催化领域得到很好的应用。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，包括如下步骤：
（1）将油溶性单体苯乙烯（St）和交联剂二乙烯基苯（DVB）组成混合液，将疏水性纳米二氧化硅粒子（H30）和表面活性剂加入到所述混合液中，冰水浴超声分散，随后将油溶性引发剂溶解到所述混合液中，配成油相；将水缓慢加入到所得油相中，制备油包水（W/O）型高内相Pickering乳液；
所述油溶性单体苯乙烯（St）和交联剂二乙烯基苯（DVB）的体积比优选1：0.8-1.2；所述疏水性纳米二氧化硅粒子用量为所述混合液重量的0.8-1.2%；所述表面活性剂优选Span80，用量为所述混合液体积的10%；所述油溶性引发剂优选偶氮二异丁腈（AIBN）或过氧化苯甲酰（BPO），用量为所述混合液重量的0.8-1.2%；步骤1将水加入到油相中时分多次加入，每次加入量不超过油相的体积，使所述油包水型高内相Pickering乳液中的水油比为10-49:1。
（2）将步骤（1）得到的Pickering乳液在60-80℃下引发聚合反应8-24h，随后分离出聚合材料，分别用无水乙醇和去离子水充分润洗，干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将步骤（2）得到的多孔聚合物泡沫切成薄片（厚度小于5mm），浸没于适量浓硫酸溶液中，在40-70℃下进行磺化反应3-9h，反应结束后分别用大量的去离子水和无水乙醇清洗干净（除去残留的硫酸残余），干燥得到磺化多孔聚合物泡沫；
（4）将步骤（3）得到的磺化多孔聚合物泡沫切成小块（边长小于5mm），加到具有催化性的金属离子溶液中（优选浓度2-10mmol/L，优选硝酸银溶液或者四氯钯酸铵溶液），避光放置0.5-2h，然后用去离子水浸泡清洗三次，加入到金属镀液（pH为8-12，镍、银、金等金属）中，进行金属无电沉积0.5-4h，反应结束后用去离子水充分润洗，干燥得到金属化多孔聚合物泡沫。
相对于现有金属材料，本发明具有如下的优点及有益效果：
现有金属化材料的制备多采用电镀沉积法，该法对工艺条件较为苛刻，需要耗费大量的能源，且基底必须是导电性材料。而本发明主要以高内相Pickering乳液模板法聚合得到的多孔聚合物泡沫为基底，采用工艺简单、价格低廉、产物结构稳定的无电沉积法制备得到金属化材料。
本发明制备的多孔聚合物泡沫具有低密度、高比表面积、高孔隙率的物理特点。本发明制备的金属化材料具有稳定的体积结构、多级的孔隙结构、较高的比表面积、可大规模制备等优点，这为其在物质传输、吸附分离、催化降解等领域的应用提供了诸多便利条件。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的高内相Pickering乳液实物图；
图2为图1所示Pickering乳液实物图的光学显微镜图，其标尺为20μm；
图3为本发明实施例1制备得到的多孔聚合物泡沫实物图；
图4为本发明实施例1制备得到的多孔聚合物泡沫与金属化材料的XRD曲线；
图5为本发明实施例1制备得到的金属化材料催化对硝基苯酚降解的紫外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。应该说明的是，本发明中的“常温”“室温”是指15℃-30℃；若无特殊说明，本发明所使用的试剂均源于市购。
本发明中省略的操作均为本领域常规操作，比如“80℃干燥”，即采取本领域对材料常规的鼓风干燥箱干燥方法干燥；比如“pH为10的去离子水”的获取，也是采用本领域常规技术，利用本领域常规的碱性试剂将pH调节至10左右。
实施例1
本实施例的金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制等体积油溶性单体St与交联剂DVB组成的混合液1mL，将1 wt%的疏水性H30和10 vol%的Span80加入到混合液中，冰水浴超声分散，随后将1 wt%的引发剂AIBN加入到混合液中溶解完全，配成油相；将去离子水分次缓慢加入到上述油相中，每次加入1mL去离子水，经手摇制备W/O型高内相Pickering乳液，使水油的体积比为49:1；
（2）将高内相Pickering乳液在80℃下引发聚合反应12h，随后取出聚合材料，用无水乙醇和去离子水充分润洗，80℃干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将多孔聚合物泡沫切成厚度小于5mm的薄片，浸没于适量浓硫酸溶液中，随后在50℃下磺化反应6h，反应结束后用大量的去离子水和无水乙醇清洗干净，除去残留的硫酸残余，80℃干燥得到磺化多孔聚合物泡沫；
（4）将磺化多孔聚合物泡沫切成边长小于5mm的“豌豆”状，加到约50mL摩尔浓度为6mmol/L的硝酸银溶液中，避光放置30min，然后用去离子水浸泡清洗三次，随后取出浸泡在镍金属镀液中进行金属无电沉积，反应4h，反应结束后用去离子水充分润洗，80℃干燥得到金属负载多孔聚合物泡沫。
实施例1步骤1制备得到的超高内相Pickering乳液，其实物图与光学显微镜表征如图1和图2所示。从图1可以看出，得到的Pickering乳液具有稳定的连续相，没有出现破乳的现象，其乳液的微观形貌如图2所示，乳液出现了比较规则的球形形状，粒径分布较宽，液滴与液滴紧密堆积，较小的液滴填充在较大液滴之间的空隙处。图3所示为Pickering乳液热引发聚合后形成的多孔聚合物泡沫的实物图，可以看出多孔泡沫具有较低的密度，间接说明该材料具有多孔结构。多孔材料经磺化后，通过无电沉积的方法制备得到金属负载多孔聚合物泡沫，其XRD图谱如图4所示，从图中可以看出，除了多孔泡沫特有的衍射峰（16°）外，金属泡沫在37°附近出现了一个尖峰，此为金属镍的特征峰，这表明金属镍已成功沉积在多孔泡沫表面。本发明进一步验证了金属泡沫具有较好的催化对硝基苯酚降解的能力（图5，配制3mL 0.1mmol/L对硝基苯酚溶液和0.3mL 0.5mol/L硼氢化钠溶液的混合溶液，将50mg金属化泡沫置入其中，进行催化性能的研究）。
实施例2
本实施例的金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制等体积油溶性单体St与交联剂DVB组成的混合液2mL，将1 wt%的疏水性H30和10 vol%的Span80加入到混合液中，冰水浴超声分散，随后将1 wt%的引发剂AIBN加入到混合液中溶解完全，配成油相；将去离子水分次缓慢加入到上述油相中，每次加入2mL去离子水，经手摇制备W/O型高内相Pickering乳液，使水油的体积比为20:1；
（2）将高内相Pickering乳液在65℃下引发聚合反应16h，随后取出聚合材料，用无水乙醇和去离子水充分润洗，80℃干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将多孔聚合物泡沫切成厚度小于5mm的薄片，浸没于适量浓硫酸溶液中，随后在50℃下磺化反应8h，反应结束后用大量的去离子水和无水乙醇清洗干净，除去残留的硫酸残余，80℃干燥得到磺化多孔聚合物泡沫；
（4）将磺化多孔聚合物泡沫切成边长小于5mm的“豌豆”状，加到约20mL摩尔浓度为6mmol/L的硝酸银溶液中，避光放置30min，然后用去离子水浸泡清洗三次，随后取出浸泡在镍金属镀液中进行金属无电沉积，反应3h，反应结束后用去离子水充分润洗，80℃干燥得到金属负载多孔聚合物泡沫。
实施例3
本实施例的金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制等体积油溶性单体St与交联剂DVB组成的混合液1mL，将1 wt%的疏水性H30和10 vol%的Span80加入到混合液中，冰水浴超声分散，随后将1 wt%的引发剂AIBN加入到混合液中溶解完全，配成油相；将去离子水分次缓慢加入到上述油相中，每次加入4mL去离子水，经手摇制备W/O型高内相Pickering乳液，其中水油的体积比为16:1；
（2）将高内相Pickering乳液在75℃下引发聚合反应17h，随后取出聚合材料，用无水乙醇和去离子水充分润洗，80℃干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将多孔聚合物泡沫切成厚度小于5mm的薄片，浸没于适量浓硫酸溶液中，随后在50℃下磺化反应8h，反应结束后用大量的去离子水和无水乙醇清洗干净，除去残留的硫酸残余，80℃干燥得到磺化多孔聚合物泡沫；
（4）将磺化多孔聚合物泡沫切成边长小于5mm的“豌豆”状，加到约20mL摩尔浓度为6mmol/L的硝酸银溶液中，避光放置30min，然后用去离子水浸泡清洗三次，随后取出浸泡在镍金属镀液中进行金属无电沉积，反应4h，反应结束后用去离子水充分润洗，80℃干燥得到金属负载多孔聚合物泡沫。
实施例4
本实施例的金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制等体积油溶性单体St与交联剂DVB组成的混合液1mL，将1 wt%的疏水性H30和10 vol%的Span80加入到混合液中，冰水浴超声分散，随后将1 wt%的引发剂AIBN加入到混合液中溶解完全，配成油相；将去离子水分次缓慢加入到上述油相中，每次加入1mL去离子水，经手摇制备W/O型高内相Pickering乳液，使水油的体积比为48:1；
（2）将高内相Pickering乳液在70℃下引发聚合反应14h，随后取出聚合材料，用无水乙醇和去离子水充分润洗，80℃干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将多孔聚合物泡沫切成厚度小于5mm的薄片，浸没于适量浓硫酸溶液中，随后在50℃下磺化反应7h，反应结束后用大量的去离子水和无水乙醇清洗干净，除去残留的硫酸残余，80℃干燥得到磺化的多孔聚合物泡沫；
（4）将磺化的多孔聚合物泡沫切成边长小于5mm的“豌豆”状，加到约30mL摩尔浓度为8mmol/L的硝酸银溶液中，避光放置30min，然后用去离子水浸泡清洗三次，随后取出浸泡在镍金属镀液中进行金属无电沉积，反应0.5h，反应结束后用去离子水充分润洗，80℃干燥得到金属负载多孔聚合物泡沫。
实施例5
本实施例的金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制等体积油溶性单体St与交联剂DVB组成的混合液1mL，将1 wt%的疏水性H30和10 vol%的Span80加入到混合液中，冰水浴超声分散，随后将1 wt%的引发剂AIBN加入到混合液中溶解完全，配成油相；将去离子水分次缓慢加入到上述油相中，每次加入1mL去离子水，经手摇制备W/O型高内相Pickering乳液，使水油的体积比为47:1；
（2）将高内相Pickering乳液在75℃下引发聚合反应16h，随后取出聚合材料，用无水乙醇和去离子水充分润洗，80℃干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将多孔聚合物泡沫切成厚度为20mm的片状，浸没于适量浓硫酸溶液中，随后在50℃下磺化反应6h，反应结束后用大量的去离子水和无水乙醇清洗干净，除去残留的硫酸残余，80℃干燥得到磺化的多孔聚合物泡沫；
（4）将磺化的多孔聚合物直接加到约50mL摩尔浓度为8mmol/L的硝酸银溶液中，避光放置30min，然后用去离子水浸泡清洗三次，随后取出浸泡在镍金属镀液中进行金属无电沉积，反应4h，反应结束后用去离子水充分润洗，80℃干燥得到金属负载多孔聚合物泡沫。
实施例6
本实施例的金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制等体积油溶性单体St与交联剂DVB组成的混合液1mL，将1 wt%的疏水性H30和10 vol%的Span80加入到混合液中，冰水浴超声分散，随后将1 wt%的引发剂AIBN加入到混合液中溶解完全，配成油相；将去离子水分次缓慢加入到上述油相中，每次加入1mL去离子水，经手摇制备W/O型高内相Pickering乳液，使水油的体积比为49:1；
（2）将高内相Pickering乳液在80℃下引发聚合反应12h，随后取出聚合材料，用无水乙醇和去离子水充分润洗，80℃干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将多孔聚合物泡沫切成边长小于5mm的“豌豆”状，加到约20mL摩尔浓度为6mmol/L的硝酸银溶液中，避光放置30min，然后用去离子水浸泡清洗三次，随后取出浸泡在镍金属镀液中进行金属无电沉积，反应4h，反应结束后用去离子水充分润洗，80℃干燥得到金属负载多孔聚合物泡沫。
将实施例1-6制备的金属负载多孔聚合物泡沫进行催化对硝基苯酚降解的实验研究，且Pickering乳液的分散相体积分数及对对硝基苯酚的催化降解结果见表1。
表1 不同实施例Pickering乳液的分散相体积分数与金属泡沫的催化性能
Figure 253643DEST_PATH_IMAGE001
实施例1-6制备得到的金属泡沫均具有一定的催化对硝基苯酚降解的能力，但是实施例2-6的金属泡沫其催化性能远低于实施例1所制备的金属泡沫的催化性能。这是由于：实施例2制备的高内相Pickering乳液，其水油比仅为20:1，分散相体积分数为95.2%，低于实施例1（98.0%），导致实施例2制备的多孔聚合物泡沫其孔隙结构要差于实施例1，进一步导致了其制备的金属泡沫较低的催化性能；实施例3在制备高内相Pickering乳液时，水相加入的过快，致使乳液未能达到稳定的状态，其最高水油比仅为16:1；实施例4中，较短的金属无电沉积时间，使得金属镍离子还未被还原充分，而多孔泡沫内部的一些部位还未完全沉积镍金属层，仅在表面沉积一层薄的金属层，导致其催化对硝基苯酚降解的能力要弱于实施例1；实施例5中，对于较厚的磺化多孔聚合物泡沫，其内部未能完全磺化，进而导致其沉积金属的不完全；实施例6是未利用硫酸对多孔泡沫进行磺化，由于多孔泡沫中无络合催化因子金属Ag+的活性基团，而仅靠孔填充进行银离子的吸附，但在去离子水润洗过程中，会将泡沫表面游离的银离子去除，从而无法催化金属镍离子的还原，因此最终所制备的金属泡沫几乎没有金属镍的沉积，即基本无催化对硝基苯酚降解的能力。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属负载多孔聚合物泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将油溶性单体和交联剂组成混合液，将疏水性纳米二氧化硅粒子和表面活性剂加入到所述混合液中，冰水浴超声分散，随后将油溶性引发剂溶解到所述混合液中，配成油相；将水缓慢加入到所得油相中，制备油包水型高内相Pickering乳液；
（2）将步骤（1）得到的Pickering乳液在60-80℃下引发聚合反应8-24h，随后分离出聚合材料，充分润洗，干燥得到多孔聚合物泡沫；
（3）将步骤（2）得到的多孔聚合物泡沫切成薄片，浸没于适量浓硫酸溶液中，在40-70℃下进行磺化反应3-9h，反应结束后清洗干净，干燥得到磺化多孔聚合物泡沫；
（4）将步骤（3）得到的磺化多孔聚合物泡沫切成小块，加到具有催化性的金属离子溶液中避光放置，然后浸泡清洗，加入到金属镀液中，进行金属无电沉积，反应结束后充分润洗，干燥得到金属化多孔聚合物泡沫。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述油溶性单体为苯乙烯，所述交联剂为二乙烯基苯，二者之间的体积比为1：0.8-1.2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述疏水性纳米二氧化硅粒子用量为所述混合液重量的0.8-1.2%；所述表面活性剂优选Span80，用量为所述混合液体积的10%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述油溶性引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰，用量为所述混合液重量的0.8-1.2%。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1将水加入到油相中时分多次加入，每次加入量不超过油相的体积，使所述油包水型高内相Pickering乳液中的水油比为10-49:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述润洗、清洗过程采用水和乙醇中的至少一种；步骤3所述薄片厚度小于5mm，步骤4所述小块边长小于5mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述具有催化性的金属离子溶液的浓度为2-10mmol/L，为硝酸银溶液或者四氯钯酸铵溶液，避光放置时间为0.5-2h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属镀液的pH为8-12，金属为镍、银或金，金属无电沉积时间为0.5-4h。
9.权利要求1-8任一项所述制备方法得到的金属负载多孔聚合物泡沫。
10.权利要求9所述金属负载多孔聚合物泡沫在催化降解中的应用。
CN202010854662.0A 2020-08-24 2020-08-24 一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法和应用 Active CN112048097B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010854662.0A CN112048097B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010854662.0A CN112048097B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112048097A true CN112048097A (zh) 2020-12-08
CN112048097B CN112048097B (zh) 2021-10-22

Family

ID=73599796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010854662.0A Active CN112048097B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112048097B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102391416A (zh) * 2011-09-02 2012-03-28 华东理工大学 一种基于无机纳米粒子稳定高内相乳液的多孔材料制备方法
US20140182808A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Kookmin University lndustry Academy Cooperation Foundation Method of manufacturing porous metal foam
CN103992425A (zh) * 2014-05-16 2014-08-20 江苏大学 一种皮克林乳液聚合制备大孔固体酸催化剂的方法
CN104815693A (zh) * 2015-04-02 2015-08-05 同济大学 一种贵金属纳米粒子修饰多孔载体催化材料及其制备方法
CN107636199A (zh) * 2015-05-18 2018-01-26 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 泡沫组件
CN107988589A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 深圳大学 一种纳米金属复合物及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102391416A (zh) * 2011-09-02 2012-03-28 华东理工大学 一种基于无机纳米粒子稳定高内相乳液的多孔材料制备方法
US20140182808A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Kookmin University lndustry Academy Cooperation Foundation Method of manufacturing porous metal foam
CN103992425A (zh) * 2014-05-16 2014-08-20 江苏大学 一种皮克林乳液聚合制备大孔固体酸催化剂的方法
CN104815693A (zh) * 2015-04-02 2015-08-05 同济大学 一种贵金属纳米粒子修饰多孔载体催化材料及其制备方法
CN107636199A (zh) * 2015-05-18 2018-01-26 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 泡沫组件
CN107988589A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 深圳大学 一种纳米金属复合物及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. M. FATHI DEHKHARGHANI ET AL.: ""Investigation of electroless copper plating on polyurethane foam, as an initial step of open cell foam production process"", 《TRANSACTIONS OF THE IMF》 *
CHUANMING YU ET AL.: ""Preparation of a porous superhydrophobic foam from waste plastic and its application for oil spill cleanup"", 《RSC ADVANCES》 *
QING-HUA TIAN ET AL.: ""Electroless copper plating on microcellular polyurethane foam"", 《TRANSACTIONS OF NONFERROUS METALS SOCIETY OF CHINA》 *
秦浩正: "《中学生学习辞典：化学卷》", 30 September 2012, 上海世界图书出版公司 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112048097B (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101323444B (zh) 碳或碳复合中空球及其制备方法
Wang et al. Creating nitrogen-doped hollow multiyolk@ shell carbon as high performance electrodes for flow-through deionization capacitors
Dai et al. Reactive template and confined self-activation strategy: three-dimensional interconnected hierarchically porous N/O-doped carbon foam for enhanced supercapacitors
KR101195912B1 (ko) 구형의 다공성 탄소구조체 및 이의 제조 방법
CN112038648B (zh) 一种中空结构过渡金属钴、氮共掺杂炭氧还原催化剂及其制备方法和应用
CN101982234B (zh) 催化燃烧用三维有序大孔复合氧化物担载金催化剂
Guo et al. Silver nanoparticles/polydopamine coated polyvinyl alcohol sponge as an effective and recyclable catalyst for reduction of 4-nitrophenol
CN113307250B (zh) 有序木质素碳-碳纳米管复合材料的制备方法及其应用
CN107151806B (zh) 高端柔性多孔电解铜箔用添加剂的制备方法、制品及其应用
CN107161979B (zh) 一种碳基纳米带多孔材料以及制备方法与应用
CN101219378A (zh) 一种直接甲醇燃料电池电催化剂的制备方法
Huang et al. Advancements in noble metal-decorated porous carbon nanoarchitectures: key catalysts for direct liquid fuel cells
CN106395802B (zh) 一种石墨烯多孔膜的制备方法
CN103165908A (zh) 一种有序化电极的制备方法
Venkateshalu et al. Heterogeneous 3D graphene derivatives for supercapacitors
Das et al. The versatility of the dynamic hydrogen bubble template derived copper foam on the emerging energy applications: progress and future prospects
CN110813322A (zh) 一种反向制备整体式催化剂的方法
CN108610505B (zh) 一种聚合物基可调控的分级孔材料的制备方法
Liu et al. Lignosulfonate-Directed Synthesis of Consubstantial Yolk–Shell Carbon Microspheres with Pollen-Like Surface from Sugar Biomass
Zhao et al. Emerging Porous Two‐Dimensional Materials: Current Status, Existing Challenges, and Applications
CN113540453A (zh) 一种锂金属负极的内亲锂型多重限域/诱导中空碳复合骨架及其制备方法
CN112048097B (zh) 一种具有催化功能的金属负载多孔聚合物泡沫及其制备方法和应用
KR20140028449A (ko) 구형의 탄소 입자, 및 이의 제조 방법
CN104888769A (zh) 一种直接甲醇燃料电池用炭载钯银纳米复合催化剂的制备方法
CN102534687A (zh) PdNiCu三元纳米多孔金属及其制备与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant