CN113292668A - 纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯‑二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是步骤主要为:将硝酸铁与乙二醇、硝酸钴与柠檬酸分别混合后再混合研磨,烘干后烧结,再在氮气保护下,加入水、氨水、硬脂酸反应,洗涤、干燥得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;将硬脂酸处理的纳米钴铁氧体、苯乙烯、二乙烯基苯、水、聚乙烯醇、羟甲基纤维素和十二烷基苯磺酸钠、过氧化苯甲酰、甲苯、正庚烷以及二氯乙烷混合加热反应后过滤洗涤、在丙酮中抽提,再洗涤、干燥,即制得。本发明制得的纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯‑二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的疏水性强、抗压强度高,适用于重水提氚、含氚废水除氚、含重金属离子废水处理等。
Description
技术领域
本发明属于有机高分子-无机杂化材料的制备,涉及一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(简称CoFe2O4/SDB)疏水催化剂载体的制备方法。采用本发明制得的纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为载体制备的Pt/CoFe2O4/SDB疏水催化剂,特别适用于重水提氚、含氚废水除氚等方面,以及含重金属离子废水处理等。
背景技术
随着核技术的不断成熟及核工业的迅速发展,氚作为关键的核材料,它的用量日益增大,因此,氚的辐射防护和安全越来越重要。聚变反应堆、聚变-裂变混合反应堆、以及大面积核能开发将面临着日益突出的含氚重水的处理问题,特别是由于内陆核电站建设的大力发展,更大量(每年上万吨级)的含氚水需要处理,已经构成制约内陆核电站的运行及发展的“瓶颈”。从经济和安全方面考虑,对含氚水(重水)中氚的处理一般都采用了氢同位素催化交换反应,传统的无机亲水催化剂,例如:铂/三氧化二铝(Pt/A12O3),在应用于氢-水催化交换反应时,遇到液态水很容易造成中毒、失活等问题,而疏水催化剂可较为理想地加速氢同位素催化反应的进行,因而成为氢-水液相催化交换的关键材料。现有技术中,疏水催化剂的研究都集中在Pt/PTFE、Pt/C/PTFE和Pt/SDB等三种催化剂上。采用PTFE(即聚四氟乙烯)为载体的疏水催化剂,尚面临催化稳定性问题。Pt/SDB已成为目前重点研究与应用的种类,但现有技术的制备方法主要还存在以下不足:如SDB疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化剂载体粒径偏小,抗压强度偏低导致使用寿命短等,不能达到工程化要求,实用性较差。此外,采用钴铁氧体(CoFe2O4)杂化改性不仅有望提高载体的抗压强度和疏水性,还可利用其自身的磁性实现磁性回收,可望扩大其应用范围。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足,提供一种纳米钴铁氧体杂化改性(杂化改性或称为掺杂)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法。从而解决了现有技术中疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化稳定性较差,以及催化剂粒径偏小,使用寿命短,活性组分易流失,抗压强度偏低等不足,提供一种粒径大、孔结构可控、抗压强度高、疏水性优异、负载稳定的悬浮聚合法制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的方法。
本发明的内容是:一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁30~60质量份与乙二醇50~80质量份混合搅拌或研磨[时间较好的是30~40min(分钟)],得物料A;取硝酸钴10~30质量份与10~30质量份柠檬酸混合研磨(时间较好的是30~40min),得物料B;再将物料A与物料B混合研磨30~40min,以保证颗粒完全溶解(呈溶胶状),得混合料;将混合料置于烘箱中于温度100~150℃下加热1.5~2.5小时,除去挥发的有机溶剂,再置于箱式马弗炉(设备生产提供企业:上海灯晟仪器制造有限公司)中在350~380℃温度下烧结60~150min,再升温至650~850℃烧结120~180min,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体4~20质量份和去离子水50质量份加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水3~8质量份,搅拌反应1~2h后,加入硬脂酸0.5~6质量份,搅拌,调节温度至40~60℃下反应1~2h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,以去除多余硬脂酸、氨水、及未反应完的无机盐等杂质,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将去离子水200~400质量份、有机高分子稳定剂1~6质量份、羟甲基纤维素0.01~0.14质量份和十二烷基苯磺酸钠0.01~0.15质量份加入到反应器中,搅拌下加热到40~60℃,待固体物溶解后;取0.5~1.5质量份步骤a制得的硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入到已混合均匀的2~10质量份苯乙烯与2~10质量份二乙烯基苯中,超声30~40min后加入到反应器中;再将过氧化苯甲酰0.1~0.6质量份、甲苯8~16质量份、正庚烷6~13质量份以及二氯乙烷5~12质量份加入到反应器中,加热至温度为70~90℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应7~9h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
所述有机高分子稳定剂是聚乙烯醇-1788、聚乙烯醇-1799、聚乙烯醇-2099、聚乙烯醇-2499、聚乙烯醇-2699、羟乙基纤维素、明胶、以及羟甲基纤维素中的任一种;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体):
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:即高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量3~8倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器(设备生产提供企业:杭州菲跃仪器公司等)中抽提12~48h后、过滤,以除去甲苯和正庚烷混合致孔剂和二氯乙烷等有机杂质,形成孔结构,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,使孔结构得到固定;再将(提纯后的多孔小球状)固体物干燥、筛分(目数可以为10~600目),即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)。
所述制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体为黑色球状固体,粒径约为D= 2~4mm。本发明的内容中:步骤a中所述硝酸铁与硝酸钴质量份的用量质量比较好的是3:1~3:2。
本发明的内容中:步骤a中所述加入质量百分比为25%的氨水3~8质量份,搅拌反应1~2h,较好的是:搅拌器转速为400~600rpm(即:转/分)的条件下搅拌反应1~2h。
本发明的内容中:步骤a中所述得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,较好的是依次用去离子水、无水乙醇分别洗涤2~4次,每次洗涤用去离子水、无水乙醇的质量为沉淀质量的3~8倍。
本发明的内容中:步骤b中所述搅拌下(进行悬浮聚合)反应,较好的是在搅拌器转速为80~125rpm的条件下(进行悬浮聚合)反应。
本发明的内容中:步骤c中所述固体物顺次用去离子水、无水乙醇洗涤, 较好的是固体物顺次用去离子水、无水乙醇分别洗涤2~4次,每次洗涤用去离子水、无水乙醇的质量为固体物质量的3~8倍;步骤c中所述固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤, 较好的是固体物顺次用甲醇、去离子水分别洗涤2~4次,每次洗涤用甲醇、去离子水的质量为固体物质量的3~8倍。
本发明的内容中:步骤a中所述将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体,较好的是在温度为60~80℃、压力为0.08MPa的条件下(真空)将固体物干燥12~24h后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;(真空)干燥温度较好的为70℃、干燥时间较好的为12h。
本发明的内容中:步骤c中所述再将固体物干燥、筛分, 较好的是将固体物在温度为50~60℃、压力为0.1MPa的条件下干燥12~36h后,再筛分。
本发明的内容中:所述制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)的疏水性超强(疏水角可达到154.7°),抗压强度高(抗压强度可达到215.8 N),催化剂粒径增大(催化剂直径约为3-4mm)充分解决了现存的SDB载体中疏水性差、抗压强度小、传质阻力大的问题。
本发明的内容中:使用的所述各组分原料可以先进行精制处理:购买的市售苯乙烯在使用之前进行蒸馏精制,步骤如下:①将500mL的苯乙烯(简称St)单体加入到1000mL的分液漏斗中,用150mL5%的NaOH水溶液洗涤三次;②用去离子水多次洗涤直至中性(pH为7~8),放入少许无水MgSO4至液体澄清即干燥;③把上述干燥之后的苯乙烯减压精馏,收集蒸馏后的馏分,备用。二乙烯基苯(简称DVB)单体的蒸馏过程与苯乙烯单体一样。过氧化苯甲酰(简称BPO)采用氯仿为溶剂、CH3OH作沉淀剂,利用重结晶精制处理等。
与现有技术相比,本发明具有下列特点和有益效果:
(1)采用本发明,以硝酸铁、硝酸钴为原料制备的改性纳米钴铁氧体易分散,粒径为17nm~83nm,疏水性好,能在苯乙烯二乙烯基苯反应单体中均匀分散,无沉淀分层情况出现;改性剂及氨水较易洗净无残留,在反应过程中几乎无团聚现象;产物纯度高,改性前后晶型不发生变化,生成纳米钴铁氧体十分稳定;原料易得,反应条件温和,易于工业化生产;
(2)采用本发明,以苯乙烯为单体,二乙烯基苯为共聚单体(交联剂),过氧化苯甲酰为引发剂,甲苯+正庚烷为混合致孔剂,二氯乙烷为增溶剂,有机高分子稳定剂,十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂、助分散剂;本发明采用原位聚合,制备的纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体,抗压强度可达215.8N,性能良好;
(3)采用本发明,采用原位悬浮聚合法制备高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体;原位悬浮聚合法是制备球状聚合物的一种方法;悬浮交联共聚是将单体与交联剂共同悬浮于不相溶的介质中,在适当的搅拌下,使单体分散成大小合适的液珠,聚合成粒度比较均匀的球体;为了使生成的树脂具有多孔结构,需要向单体中加入致孔剂;聚合反应的发生需要通过引发剂来实现;将引发剂溶于单体,再和致孔剂混合形成油状混合物(油相),将油相与已经溶解了分散剂的水溶液(水相)混合,它们是分层的;通过搅拌时产生的剪切力使油相在水相中分散成液滴;以球形亲油性纳米钴铁氧体为中心,苯乙烯、二乙烯苯在钴铁氧体表面进行引发聚合,将纳米粒子包裹,随着反应的进行,不同的分子链之间不断的相互交联,不同的被包裹的纳米粒子又互相交联,逐渐形成三维网状结构,形成大的球形颗粒,由于油相与水相间存在界面张力,颗粒成为珠状,所以在一定的搅拌强度和分散剂浓度下,大小不等的液滴通过一系列的分散和结合过程,构成一定的动态平衡,最后得到大小较均匀的粒子;到一定程度后,聚合物链在油相中不能溶解而析出,发生相分离;此时聚合物为一相(固相),剩余的单体和致孔剂为另一相(液相);反应继续进行,固相不断增多,液相不断减少,反应完成后,形成球状固体聚合物,而致孔剂分散在球体之中;然后用溶剂洗涤或者抽提的方法除去致孔剂,原致孔剂所占据的空间即成为球内的孔,使吸附树脂具有了较大的比表面和孔容;从而获得性能良好的高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体;
(4)本发明采用的悬浮聚合法,具有简便易行的特点,采用分散效果好的纳米粒子,实现了对载体的比表面积、孔径、抗压强度等可控合成;由吸附测试可知,载体中含有大量的活性位点,该活性位点对活性组分有较强的吸附力,对催化剂的催化活性及稳定性具有重要的影响;
(5)采用本发明,以制得的高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为载体制备的Pt/CoFe2O4/SDB疏水催化剂,抗压强度可达到215.8N,热稳定性高于370℃,且催化剂具有便于回收,较高的催化效率,较长的使用寿命,较少的活性组分流失,较好的传质性能等优点,特别适用于重水提氚、废水除氚等方面的工程化应用;
(6)本发明产品制备工艺简单,容易操作,采用原位聚合以及悬浮聚合的方法制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体,疏水性强(疏水角可达130°~154.7°)、抗压强度高(抗压强度可达200 N以上)、催化剂粒径大(催化剂直径约为2~4mm),解决了现存的SDB载体中疏水性差、抗压强度小、传质阻力大的问题,实用性强。
附图说明
图1是本发明(实施例1)改性CoFe2O4/SDB的扫描电镜(简称SEM)图;由图可知,CoFe2O4较为均匀的分散在SDB表面与内部,且自身晶型结构未发生改变。从图中可表明经过硬脂酸改性后的CoFe2O4团聚程度大大降低,分散程度也大幅提升,这是因为硬脂酸表面的-COOH键与CoFe2O4表面的-OH发生缩合,部分化学键合在CoFe2O4表面,部分由于氢键物理吸附在CoFe2O4表面以及硬脂酸本身的长碳链围绕在CoFe2O4表面,从而阻碍nano- CoFe2O4粒子之间的团聚。改性之后仍存在些微团聚现象,但并不影响nanoCoFe2O4在超声作用下能稳定分散在苯乙烯单体中,相比未改性的nano- CoFe2O4能够保证后续的聚合反应中,nano-CoFe2O4能够在SDB基体分散基本均匀;
图2是本发明(实施例1)纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体及纳米粒子钴铁氧体的X射线衍射图谱(简称XRD);从图中可观察到钴铁氧体的特征衍射峰2θ==30.1°(220),35.5°(311),43.1(400),57.0°(511)和62.6°(440)没有位移,其中改性nano-CoFe2O4与nano-CoFe2O4/SDB复合材料也均有上述特征衍射峰,这说明nano-CoFe2O4改性制备与nano-CoFe2O4/SDB复合材料制备过程中并未改变nano-CoFe2O4的晶体结构;
图3是本发明(实施例1)改性前后nano-CoFe2O4与nano-CoFe2O4/SDB的红外吸收光谱(简称FT-IR);由图可知,改性前在581cm-1处存在特征基团Fe-O振动峰,以及1631cm-1处在CoFe2O4表面-OH基团的特征峰;改性后除了上述两个特征峰,还有1455cm-1处SA改性后RO-Fe的特征振动峰,在1678cm-1处出现硬脂酸的-COOH吸收峰,在2926cm-1处明显增强的-CH2的不对称伸缩峰,2852cm-1-CH2的对称伸缩峰,这说明SA已经成功引入钴铁氧体纳米粒子表面;此外,nano-CoFe2O4/SDB的图谱中还存在一些苯环的特征吸收峰,如756cm-1、1028cm-1处分别为单取代苯环=CH的面外面内变形;3025cm-1处为苯环双键=CH伸缩振动;1452cm-1处为苯环骨架-C=C-弯曲振动,说明纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体制备成功;
图4是本发明(实施例1)钴铁氧体改性SDB载体在N2气氛下,从室温~600℃的热失重曲线(简称TGA)。由图可知,SDB、CoFe2O4/SDB载体具有相似的热性质,在约370℃前均具有较高的耐热性,仅有由于样品表面吸附水、小分子有机物的脱附,引起的微小重量损失;CoFe2O4/SDB基体在409.18℃时开始剧烈分解,生成小分子量的气态和固态物质,伴随有持续的质量损失,分解过程持续到463.47℃;由于在CoFe2O4/SDB制备过程中,高温气氛造成SDB表面的吸附水和结构水基本散失,且基体里的部分有机物断键,生成气态小分子挥发逸出,造成CoFe2O4/SDB体系中残碳量的比例上升至14.07%,相较于SDB的7.25%的残碳量来说,进一步证实了载体的成功改性;
图5是本发明(实施例1)纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的饱和磁化强度曲线(简称VSM)图;可观察到S1-S3样品在2 T的外部磁场下的饱和磁化强度分别为0.6119emu/g,1.19538emu/g和1.73652emu/g。该结果表明随着磁性纳米颗粒CoFe2O4掺量的增加,饱和磁化强度逐渐增大,且磁响应速率提升,磁性性能表明,CoFe2O4已经成功与SDB颗粒共聚;在磁场中很容易从含氚废水中分离出CoFe2O4 /SDB;
图6是本发明(实施例1)(其中:图6-1是CoFe2O4 /SDB复合载体对镍离子吸附拉格朗日伪一级动力学图、图6-2是CoFe2O4 /SDB复合载体对镍离子吸附拉格朗日伪二级动力学图、图6-3为CoFe2O4 /SDB复合载体对镍离子吸附扩散动力学图)为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体模拟吸附动力学,参数见图中;伪二级动力学比伪一级动力学更加适合描述CoFe2O4 /SDB复合载体对镍离子的吸附过程,说明化学键的形成是影响CoFe2O4 /SDB复合载体对镍离子吸附的主要因子,整个吸附反应以化学吸附为主,这可能是由于CoFe2O4 /SDB复合载体表面裸露的Fe与Ni发生络合,或者是镍离子与活性位点上的改性剂中的双键存在某种键和作用;
纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯疏水催化剂载体模拟吸附等温线拟合结果见图6-4,6-5;CoFe2O4 /SDB载体对镍离子的吸附可能是从单层吸附过渡至多层吸附;其中KL是吸附与脱附速率之比,表示吸附能力的强弱,两种载体的KL值均为正,说明实验条件下,载体对镍离子的吸附均可自发进行;KF为亲和系数,用来描述镍离子与载体之间结合强度的大小,KF值越大,说明载体与镍离子结合的越稳定,CoFe2O4 /SDB载体对镍离子的亲和力强,这符合之前所推测,上述两种载体可能与镍离子之间存在某种络合或者键合关系,达到较强的吸附能力;其中CoFe2O4 /SDB复合载体对镍离子表面吸附能力强,结合更加稳定;n值一般与吸附剂的性质相关,1/n值越小,说明载体越容易吸附镍离子,CoFe2O4 /SDB载体在吸附过程中1/n<1,表明该该载体对镍离子的吸附属于优惠吸附,CoFe2O4 / SDB复合载体更加容易吸附镍离子;
图7是本发明(实施例1)为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯疏水催化剂载体静态书接触角,表明该载体疏水性优异。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明,但不能理解为是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例1:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁30g与聚乙二醇50g混合研磨30分钟,得物料A;取硝酸钴10g与柠檬酸10g混合研磨30分钟,得物料B;将物料A与物料B混合研磨30分钟,然后在烘箱中于温度120℃加热2小时,然后,再置于箱式马弗炉中,在温度360℃下烧结1h;再升温至700℃烧结2h,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体6g和去离子水40g加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水8g,转速为400rpm下搅拌反应1.5h后,加入硬脂酸5g,搅拌,调节(加热)温度至60℃下反应2h,冷却(至室温),(550rpm)离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,再经过滤,将固体物干燥(是在70℃下真空干燥12h)后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将200g去离子水、3g聚乙烯醇-1788、0.1g羟甲基纤维素、0.12g十二烷基苯磺酸钠加入到反应器(例如三口烧瓶)中,搅拌下加热到40℃,待固体物溶解后,再将1.0g步骤a制得的硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入已混合均匀的10g苯乙烯(简称St)与10g二乙烯基苯(简称DVB)(反应单体)中,超声30min后加入到反应器中;再将0.1g过氧化苯甲酰(简称BPO)、8g甲苯、6g正庚烷以及5g二氯乙烷加入到反应器中,调整搅拌转速为80rpm,加热至85℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应7h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)::
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量5倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提30h后、过滤,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)。
本实施例制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的为黑色球形固体,直径约为4mm,疏水角达到131.0°,抗压强度达到210.69N,解决了现用疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化剂粒径偏小,抗压强度偏低的不足。
实施例2:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁40g与聚乙二醇60g混合研磨30分钟,得物料A;取硝酸钴20g与柠檬酸20g混合研磨30分钟,得物料B;将物料A与物料B混合研磨30分钟,然后在烘箱中于温度120℃加热2小时,然后,再置于箱式马弗炉中,在温度360℃下烧结1h;再升温至700℃烧结2h,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体10g和去离子水50g加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水8g,转速为400rpm下搅拌反应1.5h后,加入硬脂酸5g,搅拌,调节(加热)温度至60℃下反应2h,冷却(至室温),(550rpm)离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,再经过滤,将固体物干燥(是在70℃下真空干燥12h)后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将200g去离子水、6g聚乙烯醇-1788、0.1g羟甲基纤维素、0.12g十二烷基苯磺酸钠加入到反应器(例如三口烧瓶)中,搅拌下加热到40℃,待固体物溶解后,再将1.5g步骤a制得的硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入已混合均匀的8g苯乙烯(简称St)与9g二乙烯基苯(简称DVB)(反应单体)中,超声30min后加入到反应器中;再将0.1g过氧化苯甲酰(简称BPO)、15.8g甲苯、12.4g正庚烷以及11.6g二氯乙烷加入到反应器中,调整搅拌转速为80rpm,加热至85℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)::
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量5倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提30h后、过滤,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)。
本实施例制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的为黑色球形直径约为2.5mm,疏水角达到154.7°,达到了超疏水效果;抗压强度达到221.91 N,解决了现用疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化剂粒径偏小,抗压强度偏低的不足。
实施例3:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁50.6g与聚乙二醇70.9g混合研磨30分钟,得物料A;取硝酸钴23.9g与柠檬酸27.1g混合研磨30分钟,得物料B;将物料A与物料B混合研磨30分钟,然后在烘箱中于温度120℃加热2小时,然后,再置于箱式马弗炉中,在温度360℃下烧结1h;再升温至700℃烧结2h,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体6g和去离子水45g加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水8g,转速为400rpm下搅拌反应1.5h后,加入硬脂酸5g,搅拌,调节(加热)温度至60℃下反应2h,冷却(至室温),(550rpm)离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,再经过滤,将固体物干燥(是在70℃下真空干燥12h)后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将200g去离子水、3g聚乙烯醇-1788、0.1g羟甲基纤维素、0.1g十二烷基苯磺酸钠加入到反应器(例如三口烧瓶)中,搅拌下加热到40℃,待固体物溶解后,再将0.5g步骤a制得的硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入已混合均匀的10g苯乙烯(简称St)与10g二乙烯基苯(简称DVB)(反应单体)中,超声30min后加入到反应器中;再将0.6g过氧化苯甲酰(简称BPO)、15.8g甲苯、12.4g正庚烷以及11.6g二氯乙烷加入到反应器中,调整搅拌转速为80rpm,加热至85℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)::
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量5倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提36h后、过滤,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)。
本实施例制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的为黑色球形,直径约为3.5 mm,疏水角达到130.5°;抗压强度达到202.07 N,解决了现用疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化剂粒径偏小,抗压强度偏低的不足。
实施例4:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁50.7g与聚乙二醇70.4g混合研磨35分钟,得物料A;取硝酸钴20.5g与柠檬酸30g混合研磨35分钟,得物料B;将物料A与物料B混合研磨30分钟,然后在烘箱中于温度120℃加热2.5小时,然后,再置于箱式马弗炉中,在温度360℃下烧结1.5h;再升温至700℃烧结3h,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体5g和去离子水50g加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水10g,转速为400rpm下搅拌反应2h后,加入硬脂酸0.8g,搅拌,调节(加热)温度至60℃下反应2h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将300g去离子水、6g聚乙烯醇-1788、0.1g羟甲基纤维素、0.12g十二烷基苯磺酸钠加入到反应器(例如三口烧瓶)中,搅拌下加热到40℃,待固体物溶解后,再将1.0g步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入已混合均匀的5g苯乙烯(简称St)与10g二乙烯基苯(简称DVB)(反应单体)中,超声30min后加入到反应器中;再将0.3g过氧化苯甲酰(简称BPO)、15.8g甲苯、12.4g正庚烷以及11.6g二氯乙烷加入到反应器中,调整搅拌转速为80rpm,加热至85℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)::
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量5倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提32h后、过滤,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)。
本实施例制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的为黑色球形直径约为3 mm;疏水角达到138.1°;抗压强度达到204.5 N,解决了现用疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化剂粒径偏小,抗压强度偏低的不足。
实施例5:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁60g与聚乙二醇80g混合研磨40分钟,得物料A;取硝酸钴30g与柠檬酸30g混合研磨40分钟,得物料B;将物料A与物料B混合研磨30分钟,然后在烘箱中于温度120℃加热2小时,然后,再置于箱式马弗炉中,在温度360℃下烧结2h;再升温至700℃烧结3h,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体5g和去离子水50g加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水5g,搅拌反应1.5h后,加入硬脂酸0.8g,搅拌,调节温度至40℃下反应2h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将200g去离子水、5g聚乙烯醇-1788、0.1g羟甲基纤维素、0.12g十二烷基苯磺酸钠加入到反应器(例如三口烧瓶)中,搅拌下加热到40℃,待固体物溶解后,再将1.0g步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入已混合均匀的10g苯乙烯(简称St)与10g二乙烯基苯(简称DVB)(反应单体)中,超声30min后加入到反应器中;再将0.6g过氧化苯甲酰(简称BPO)、16g甲苯、13g正庚烷以及12g二氯乙烷加入到反应器中,调整搅拌转速为80rpm,加热至85℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)::
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量4倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提36h后、过滤,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)。
本实施例制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的为黑色球形直径约为3.5 mm;疏水角达到142.7°,比SDB小球的疏水角(78.84°)有提高;抗压强度达到209.4 N,解决了现用疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化剂粒径偏小,抗压强度偏低的不足。
实施例6:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁60g与聚乙二醇80g混合研磨30分钟,得物料A;取硝酸钴30g与柠檬酸30g混合研磨30分钟,得物料B;将物料A与物料B混合研磨30分钟,然后在烘箱中于温度120℃加热2小时,然后,再置于箱式马弗炉中,在温度360℃下烧结2h;再升温至700℃烧结3h,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体5g和去离子水50g加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水8g,转速为400rpm下搅拌反应1.5h后,加入硬脂酸0.8g,搅拌,调节(加热)温度至40℃下反应2h,冷却(至室温),(550rpm)离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,再经过滤,将固体物干燥(是在70℃下真空干燥12h)后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将400g去离子水、2g聚乙烯醇-1788、0.1g羟甲基纤维素、0.12g十二烷基苯磺酸钠加入到反应器(例如三口烧瓶)中,搅拌下加热到40℃,待固体物溶解后,再将1.5g步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入已混合均匀的9g苯乙烯(简称St)与9g二乙烯基苯(简称DVB)(反应单体)中,超声30min后加入到反应器中;再将0.4g过氧化苯甲酰(简称BPO)、7.9g甲苯、6.2g正庚烷以及5.8g二氯乙烷加入到反应器中,调整搅拌转速为80rpm,加热至85℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)::
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量5倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提30h后、过滤,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体)。
本实施例制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的为黑色球形直径约为3 mm;疏水角达到152.1°,比SDB小球的疏水角(78.84°)有提高;抗压强度达到221.8 N,解决了现用疏水催化剂载体疏水稳定性差、催化剂粒径偏小,抗压强度偏低的不足。
实施例7:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁40质量份与乙二醇650质量份混合搅拌或研磨,得物料A;取硝酸钴20质量份与20质量份柠檬酸混合研磨,得物料B;再将物料A与物料B混合研磨,以保证颗粒完全溶解(呈溶胶状),得混合料;将混合料置于烘箱中于温度130℃下加热1.8小时,除去挥发的有机溶剂,再置于箱式马弗炉中在3650℃温度下烧结100min,再升温至750℃烧结160min,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体11质量份和去离子水50质量份加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水6质量份,搅拌反应1.5h后,加入硬脂酸3质量份,搅拌,调节温度至50℃下反应1.5h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,以去除多余硬脂酸、氨水、及未反应完的无机盐等杂质,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将去离子水300质量份、有机高分子稳定剂3.5质量份、羟甲基纤维素0.07质量份和十二烷基苯磺酸钠0.08质量份加入到反应器中,搅拌下加热到50℃,待固体物溶解后;取1.1质量份步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入到已混合均匀的7质量份苯乙烯与7质量份二乙烯基苯中,超声35min后加入到反应器中;再将过氧化苯甲酰0.3质量份、甲苯11质量份、正庚烷9质量份以及二氯乙烷9质量份加入到反应器中,加热至温度为80℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8.5h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
所述有机高分子分散剂是聚乙烯醇-1799、聚乙烯醇-2099、聚乙烯醇-2499、聚乙烯醇-2699、羟乙基纤维素、明胶、以及羟甲基纤维素中的任一种;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体):
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:即高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量5倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提30h后、过滤,以除去甲苯和正庚烷混合致孔剂和二氯乙烷等有机杂质,形成孔结构,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,使孔结构得到固定;再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体。
实施例8:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁30质量份与乙二醇50质量份混合搅拌或研磨30min(分钟),得物料A;取硝酸钴12质量份与12质量份柠檬酸混合研磨30min,得物料B;再将物料A与物料B混合研磨30min,得混合料;将混合料置于烘箱中于温度100℃下加热1.5小时,除去挥发的有机溶剂,再置于箱式马弗炉中在350℃温度下烧结150min,再升温至650℃烧结180min,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体4质量份和去离子水50质量份加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水3质量份,搅拌反应1h后,加入硬脂酸0.5质量份,搅拌,调节温度至40℃下反应2h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,以去除多余硬脂酸、氨水、及未反应完的无机盐等杂质,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将去离子水200质量份、有机高分子稳定剂1质量份、羟甲基纤维素0.01质量份和十二烷基苯磺酸钠0.01质量份加入到反应器中,搅拌下加热到40℃,待固体物溶解后;取0.5质量份步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入到已混合均匀的2质量份苯乙烯与2质量份二乙烯基苯中,超声30min后加入到反应器中;再将过氧化苯甲酰0.1质量份、甲苯8质量份、正庚烷6质量份以及二氯乙烷5质量份加入到反应器中,加热至温度为70℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应9h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
所述有机高分子稳定剂是聚乙烯醇-1799、聚乙烯醇-2099、聚乙烯醇-2499、聚乙烯醇-2699、羟乙基纤维素、明胶、以及羟甲基纤维素中的任一种;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体):
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:即高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量3倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提12h后、过滤,以除去甲苯和正庚烷混合致孔剂和二氯乙烷等有机杂质,形成孔结构,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,使孔结构得到固定;再将(提纯后的多孔小球状)固体物干燥、筛分(目数可以为10~600目),即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体。
实施例9:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁60质量份与乙二醇80质量份混合搅拌或研磨40min,得物料A;取硝酸钴30质量份与30质量份柠檬酸混合研磨40min,得物料B;再将物料A与物料B混合研磨40min,得混合料;将混合料置于烘箱中于温度150℃下加热1.5小时,除去挥发的有机溶剂,再置于箱式马弗炉中在380℃温度下烧结60min,再升温至850℃烧结120min,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体20质量份和去离子水50质量份加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水8质量份,搅拌反应2h后,加入硬脂酸6质量份,搅拌,调节温度至60℃下反应2h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,以去除多余硬脂酸、氨水、及未反应完的无机盐等杂质,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将去离子水400质量份、有机高分子稳定剂6质量份、羟甲基纤维素0.14质量份和十二烷基苯磺酸钠0.15质量份加入到反应器中,搅拌下加热到60℃,待固体物溶解后;取1.5质量份步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入到已混合均匀的10质量份苯乙烯与10质量份二乙烯基苯中,超声40min后加入到反应器中;再将过氧化苯甲酰0.6质量份、甲苯16质量份、正庚烷13质量份以及二氯乙烷12质量份加入到反应器中,加热至温度为90℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应7h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
所述有机高分子稳定剂是聚乙烯醇-1799、聚乙烯醇-2099、聚乙烯醇-2499、聚乙烯醇-2699、羟乙基纤维素、明胶、以及羟甲基纤维素中的任一种;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体):
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:即高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量8倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提48h后、过滤,以除去甲苯和正庚烷混合致孔剂和二氯乙烷等有机杂质,形成孔结构,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,使孔结构得到固定;再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体。
实施例10:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁45质量份与乙二醇65质量份混合搅拌或研磨35min(分钟),得物料A;取硝酸钴20质量份与20质量份柠檬酸混合研磨35min),得物料B;再将物料A与物料B混合研磨35min,得混合料;将混合料置于烘箱中于温度125℃下2小时,除去挥发的有机溶剂,再置于箱式马弗炉中在365℃温度下烧结105min,再升温至750℃烧结160min,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体22质量份和去离子水50质量份加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水5.5质量份,搅拌反应1.5h后,加入硬脂酸3质量份,搅拌,调节温度至50℃下反应1.5h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,以去除多余硬脂酸、氨水、及未反应完的无机盐等杂质,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将去离子水300质量份、有机高分子稳定剂3.5质量份、羟甲基纤维素0.08质量份和十二烷基苯磺酸钠0.08质量份加入到反应器中,搅拌下加热到50℃,待固体物溶解后;取1质量份步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入到已混合均匀的6质量份苯乙烯与6质量份二乙烯基苯中,超声35min后加入到反应器中;再将过氧化苯甲酰0.35质量份、甲苯12质量份、正庚烷9.5质量份以及二氯乙烷8.5质量份加入到反应器中,加热至温度为80℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
所述有机高分子稳定剂是聚乙烯醇-1799、聚乙烯醇-2099、聚乙烯醇-2499、聚乙烯醇-2699、羟乙基纤维素、明胶、以及羟甲基纤维素中的任一种;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体):
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:即高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量5倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提32h后、过滤,以除去甲苯和正庚烷混合致孔剂和二氯乙烷等有机杂质,形成孔结构,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,使孔结构得到固定;再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体。
实施例11:
一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁60质量份与乙二醇70质量份混合搅拌或研磨30min,得物料A;取硝酸钴25质量份与25质量份柠檬酸混合研磨30min),得物料B;再将物料A与物料B混合研磨30min,得混合料;将混合料置于烘箱中于温度150℃下加热1.5小时,再置于箱式马弗炉中在370℃温度下烧结100min,再升温至800℃烧结150min,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体16质量份和去离子水50质量份加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水8质量份,搅拌反应2h后,加入硬脂酸1质量份,搅拌,调节温度至55℃下反应1.5h,冷却(至室温),离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,以去除多余硬脂酸、氨水、及未反应完的无机盐等杂质,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将去离子水320质量份、有机高分子稳定剂5质量份、羟甲基纤维素0.11质量份和十二烷基苯磺酸钠0.11质量份加入到反应器中,搅拌下加热到55℃,待固体物溶解后;取1.2质量份步骤a制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体加入到已混合均匀的8质量份苯乙烯与9质量份二乙烯基苯中,超声30min后加入到反应器中;再将过氧化苯甲酰0.4质量份、甲苯13质量份、正庚烷10质量份以及二氯乙烷10质量份加入到反应器中,加热至温度为85℃,搅拌下(进行悬浮聚合)反应8h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
所述有机高分子稳定剂是聚乙烯醇-1799、聚乙烯醇-2099、聚乙烯醇-2499、聚乙烯醇-2699、羟乙基纤维素、明胶、以及羟甲基纤维素中的任一种;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体(或称:高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物催化剂载体):
将步骤b得到的固体物(固体物即纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物,或称:即高抗压磁性可回收苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物)顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,以除去没有反应的单体和有机物可溶性分散剂等杂质;再用固体物质量7倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提40h后、过滤,以除去甲苯和正庚烷混合致孔剂和二氯乙烷等有机杂质,形成孔结构,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,使孔结构得到固定;再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体。
上述实施例7-11:所述制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体为黑色球状固体,粒径约为D = 2~4mm。
上述实施例中:步骤a中所述加入质量百分比为25%的氨水搅拌反应,较好的是:搅拌器转速为400~600rpm(即:转/分)(可以是该范围中的任一)的条件下搅拌反应1~2h(可以是该范围中的任一);优选离心转速为500rmp、离心时间10min。
上述实施例中:步骤a中所述得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,较好的是依次用去离子水、无水乙醇分别洗涤2~4次(可以是该范围中的任一),每次洗涤用去离子水、无水乙醇的质量为沉淀质量的3~8倍(可以是该范围中的任一)。
上述实施例中:步骤b中所述搅拌下反应,较好的是在搅拌器转速为80~125rpm(可以是该范围中的任一)的条件下反应。
上述实施例中:步骤c中所述固体物顺次用去离子水、无水乙醇洗涤, 较好的是固体物顺次用去离子水、无水乙醇分别洗涤2~4次(可以是该范围中的任一),每次洗涤用去离子水、无水乙醇的质量为固体物质量的3~8倍(可以是该范围中的任一);步骤c中所述固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤, 较好的是固体物顺次用甲醇、去离子水分别洗涤2~4次(可以是该范围中的任一),每次洗涤用甲醇、去离子水的质量为固体物质量的3~8倍(可以是该范围中的任一)。
上述实施例中:步骤a中所述将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体,较好的是在温度为60~80℃(可以是该范围中的任一)、压力为0.08MPa的条件下(真空)将固体物干燥12~24h(可以是该范围中的任一)后,即为制得的纳米钴铁氧体;并且(真空)干燥温度优选为70℃、干燥时间优选为12h。
上述实施例中:步骤c中所述再将固体物干燥、筛分, 较好的是将固体物在温度为50~60℃(可以是该范围中的任一)、压力为0.1MPa的条件下干燥12~36h(可以是该范围中的任一)后,再筛分。
上述实施例中:使用的所述各组分原料可以先进行精制处理:购买的市售苯乙烯在使用之前进行蒸馏精制,步骤如下:①将500mL的苯乙烯(简称St)单体加入到1000mL的分液漏斗中,用150mL5%的NaOH水溶液洗涤三次;②用去离子水多次洗涤直至中性(pH为7~8),放入少许无水MgSO4至液体澄清即干燥;③把上述干燥之后的苯乙烯减压精馏,收集蒸馏后的馏分,备用。二乙烯基苯(简称DVB)单体的蒸馏过程与苯乙烯单体一样。过氧化苯甲酰(简称BPO)采用氯仿为溶剂、CH3OH作沉淀剂,利用重结晶精制处理等。
上述实施例中:所述箱式马弗炉的生产提供企业有:上海灯晟仪器制造有限公司等,所述索氏提取器的生产提供企业:杭州菲跃仪器公司。
上述实施例中:所采用的各原料均为市售产品;例如:硝酸铁的化学分子式是Fe(NO3)3·9H2O,硝酸钴的化学分子式是Co(NO3)2·6H2O,等等。
上述实施例中:所采用的百分比例中,未特别注明的,均为质量(重量)百分比例或本领域技术人员公知的百分比例;所述质量(重量)份可以均是克。
上述实施例中:各步骤中的工艺参数(温度、时间、转速等)和各组分用量数值等为范围的,任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例,本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (8)
1.一种纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是步骤为:
a、制备硬脂酸处理的纳米钴铁氧体:
将硝酸铁30~60质量份与乙二醇50~80质量份混合搅拌或研磨,得物料A;取硝酸钴10~30质量份与10~30质量份柠檬酸混合研磨,得物料B;再将物料A与物料B混合研磨30~40min,得混合料;将混合料置于烘箱中于温度100~150℃下加热1.5~2.5小时,再置于箱式马弗炉中在350~380℃温度下烧结60~150min,再升温至650~850℃烧结120~180min,得烧结后的钴铁氧体;取烧结后的钴铁氧体4~20质量份和去离子水50质量份加入到反应器中,在氮气保护下,加入质量百分比为25%的氨水3~8质量份,搅拌反应1~2h后,加入硬脂酸0.5~6质量份,搅拌,调节温度至40~60℃下反应1~2h,冷却,离心分离,除去清液,得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,再经过滤,将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体;
b、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物:
将去离子水200~400质量份、有机高分子分散剂1~6质量份、羟甲基纤维素0.01~0.14质量份和十二烷基苯磺酸钠0.01~0.15质量份加入到反应器中,搅拌下加热到40~60℃;取0.5~1.5质量份步骤a制得硬脂酸处理的的纳米钴铁氧体加入到已混合均匀的2~10质量份苯乙烯与2~10质量份二乙烯基苯中,超声30~40min后加入到反应器中;再将过氧化苯甲酰0.1~0.6质量份、甲苯8~16质量份、正庚烷6~13质量份以及二氯乙烷5~12质量份加入到反应器中,加热至温度为70~90℃,搅拌下反应7~9h后,过滤,得到的固体物即为纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的粗产物;
所述有机高分子分散剂是聚乙烯醇-1788、聚乙烯醇-1799、聚乙烯醇-2099、聚乙烯醇-2499、聚乙烯醇-2699、羟乙基纤维素、明胶、以及羟甲基纤维素中的任一种;
c、制备纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体:
将步骤b得到的固体物顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,再用固体物质量3~8倍质量的丙酮将固体物在索氏提取器中抽提12~48h后、过滤,然后将固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,再将固体物干燥、筛分,即制得纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体。
2.按权利要求1所述纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是:步骤a中所述硝酸铁与硝酸钴质量份的用量质量比是3:1~3:2。
3.按权利要求1或2所述纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是:步骤a中所述加入质量百分比为25%的氨水3~8质量份,搅拌反应1~2h,是:搅拌器转速为400~600rpm的条件下搅拌反应1~2h。
4.按权利要求1或2所述纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是:步骤a中所述得到的沉淀依次用去离子水、无水乙醇洗涤,是依次用去离子水、无水乙醇分别洗涤2~4次,每次洗涤用去离子水、无水乙醇的质量为沉淀质量的3~8倍。
5.按权利要求1或2所述纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是:步骤b中所述搅拌下反应,较好的是在搅拌器转速为80~125rpm的条件下反应。
6.按权利要求1或2所述纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是:步骤c中所述固体物顺次用去离子水、无水乙醇洗涤,是固体物顺次用去离子水、无水乙醇分别洗涤2~4次,每次洗涤用去离子水、无水乙醇的质量为固体物质量的3~8倍;步骤c中所述固体物顺次用甲醇、去离子水洗涤,是固体物顺次用甲醇、去离子水分别洗涤2~4次,每次洗涤用甲醇、去离子水的质量为固体物质量的3~8倍。
7.按权利要求1或2所述纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是:步骤a中所述将固体物干燥后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体,是在温度为60~80℃、压力为0.08MPa的条件下将固体物干燥12~24h后,即为制得硬脂酸处理的纳米钴铁氧体。
8.按权利要求1或2所述纳米钴铁氧体杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法,其特征是:步骤c中所述再将固体物干燥、筛分,是将固体物在温度为50~60℃、压力为0.1MPa的条件下干燥12~36h后,再筛分。
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