本發明專利技術公開了一種硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料，該材料在magadiite材料表面共價引入端基為氨基的硅烷偶聯劑分子，制備方法包括：1）將Na-magadiite加入鹽酸溶液中，進行離子交換后抽濾，用蒸餾水洗至中性，干燥得H-magadiite；2）將H-magadiite放置于強氧化性溶液中氧化后，抽濾，用蒸餾水洗至中性，干燥得氧化的magadiite；3）將氧化后的magadiite置于甲苯中，加入硅烷偶聯劑，回流10～20h，抽濾，用蒸餾水洗至中性，干燥后即得硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料。本發明專利技術的硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料，具有高穩定性和易分散性，負載催化劑后，催化劑在載體表面分散均勻，且在反復使用過程中，催化劑無脫落和團聚；本發明專利技術的制備方法簡單，無需特殊設備，生產成本低，適于工業化生產。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于催化劑載體材料
，具體涉及一種硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料、制備方法及應用。
技術介紹
納米金屬作為一類新型催化劑，具有傳統的催化劑所不具備的獨特結構與反應性能。它們在甲醇羰基化反應、丙烯氫甲酰化反應、雙羰基化反應、Heck反應及多種反應物的選擇性氫化反應和不對稱氫化反應等眾多反應中已經表現出了不同尋常的催化活性和選擇性；其中納米貴金屬也可作為硼氫化物水解制氫的高效催化劑、質子交換膜燃料電池用優良的電極催化劑以及汽車尾氣凈化用催化劑。但貴金屬儲量稀少，價格昂貴，其作為燃料 電池、石油化工、汽車尾氣凈化和化學工業等領域廣泛使用的催化劑材料，必然成為貴金屬走向工業化應用的瓶頸。如何構筑高活性、穩定、可重復使用的負載型金屬納米催化劑具有重要的現實意義。載體不僅影響催化性能，也對催化劑的價格以及工業化生產起著決定作用，載體的選取至關重要。而Magadiite (層狀硅酸鹽)是一種資源豐富的層狀粘土材料，工業上也已經實現規模化生產，具有資源豐富、價格低廉的優勢；同時還具有良好的物理和力學性能以及良好的耐化學品性能；另外magadiite具有空曠結構，比表面積大；跟其他粘土礦物比較,magadiite可以在實驗室利用廉價的二氧化娃大批量合成,純度高,表面容易裁剪,在充當催化劑載體角色方面具有其他載體無法比擬的優勢。當前，大多數層狀材料負載金屬納米催化劑的制備一般通過物理吸附作用使載體與金屬納米簇直接結合在一起，不能很好的滿足工業上對催化劑的需求，主要存在以下技術問題magadiite片層容易解離，導致分離困難；不能有效控制納米金屬在載體表面的分散性和尺寸；在催化和反復使用過程中，金屬納米粒子容易團聚和脫落，導致催化劑活性降低，壽命縮短。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料，具有高穩定性和易分離性，催化劑負載均勻，且在反復使用過程中，催化劑無脫落和團聚。本專利技術的第二個目的是提供一種硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料的制備方法。本專利技術的第三個目的是提供一種硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料在制備金屬催化劑方面的應用。為了實現以上目的，本專利技術所采用的技術方案是一種硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料,該材料是在magadiite材料表面共價引入端基為氨基的娃燒偶聯劑分子。所述娃燒偶聯劑為Y _氨丙基二甲氧基娃燒、Y _氨丙基二乙氧基娃燒、N-β (氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β (氨乙基)-Y-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。—種娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料的制備方法,包括下列步驟I)將Na-magadiite材料加入濃度為O. 5 2mol/l的鹽酸溶液中，攪拌I 5h,抽濾，用蒸懼水洗至中性，干燥后得到H-magadiite ；2)配制強氧化性溶液，溫度控制在80 95°C，加入干燥的H-magadiite，氧化20 40min,抽濾,用蒸懼水洗至中性,干燥后得到氧化的magadiite ；3)將氧化后的magadiite置于甲苯中，加入硅烷偶聯劑，回流10 20h，抽濾，用蒸餾水洗至中性，干燥后即得硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料。 所述強氧化性溶液中，濃硫酸與雙氧水的體積比為7:3。步驟3)中每20g氧化后的magadiite,加入I 4ml娃燒偶聯劑。—種娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料在制備金屬催化劑方面的應用。負載金屬催化劑的方法是將硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料置于金屬鹽溶液中，充分攪拌I 3h ;加入還原劑進行還原，2 5h后停止反應，抽濾，用蒸餾水洗至中性，干燥后即得負載型催化劑。所述金屬鹽為三氯化釕，氯化鉬，氯化鈀，氯化鈷，氯化鎳，氯化銅中的一種。本專利技術為了提高magadiite載體材料與金屬催化劑之間的界面結合強度和易分離性，以化學方法構筑magadiite雜化材料,實現雜化材料與金屬納米簇之間的化學結合，改善負載的納米金屬粒子的分散性、穩定性和分離性。本專利技術將硅烷偶聯劑通過共價作用和magadiite表面結合在一起作為催化劑載體材料，不僅可以發揮無機材料和有機材料復配的優勢，有利于改善負載催化劑的易分離性；提高載體與納米金屬簇之間界面的結合強度，改善納米粒子的分散性，阻止納米粒子的團聚和脫落。Magadiite材料經娃燒偶聯后，解決了 magadiite片層易解離的問題,分離容易，簡化了催化劑的分離和回收工藝；表面共價引入了端氨基的官能團，提高了載體與金屬離子的作用力，可以實現納米金屬在載體表面的均勻分散和尺寸控制；提高了載體材料與催化劑之間的界面結合力，使其在催化和反復使用過程中，避免了金屬納米粒子的團聚和脫落程度，有效改善了負載型催化劑的穩定性、活性和壽命。本專利技術的制備方法工藝簡單，無需特殊設備，生產成本低，適于工業化生產。本專利技術以硅烷偶聯劑對magadiite載體表面進行共價改性，以此為模板，可誘導金屬納米簇的原位生長。附圖說明圖I為magadiite材料在硅烷偶聯雜化前后的掃描電鏡圖；(a) H-magadiite, (b)氧化 magadiite, (c)娃燒偶聯雜化 magadiite 材料；圖2為magadiite材料在硅烷偶聯雜化前后的元素分析；(a) H-magadiite, (b)氧化 magadiite, (c)娃燒偶聯雜化 magadiite 材料；圖3為magadiite材料在硅烷偶聯雜化前后的紅外圖譜；Ca)氧化 magadiite, (b)娃燒偶聯雜化 magadiite 材料；圖4為娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體負載釕納米簇的透射電鏡圖；圖5為娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體負載釕納米簇與magadiite直接負載釕納米簇的重復使用性能比較；(a) H-magadiite負載釕納米簇，(b)娃燒偶聯雜化magadiite材料負載釕納米簇。具體實施例方式下面結合具體實施方式對本專利技術作進一步的說明實施例I本實施例的娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料是在magadiite材料表面共價引入端基為氨基的Y-氨丙基三甲氧基硅烷，制備方法包括下列步驟 I)將150g的Na-magagiite材料加入3000ml濃度為lmol/1的鹽酸溶液中，攪拌3h,抽濾,用蒸懼水洗至中性,干燥后得到H-magadiite ；2)配制濃硫酸與雙氧水的體積比為7:3的強氧化性溶液500ml，溫度控制在85°C，加入IOOg干燥的H-magadiite，氧化時間控制在30min，抽濾，用蒸餾水洗至中性，干燥后得到氧化的magadiite ；3)將20g氧化后的magadiite置于IOOOml甲苯中，加入2. 5ml的Y-氨丙基三甲氧基硅烷，回流15h后停止反應，抽濾，用蒸餾水洗至中性，干燥后得到硅烷偶聯的magadiite。實施例2本實施例的娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料是在magadiite材料表面共價引入端基為氨基的Y-氨丙基三乙氧基硅烷，制備方法包括下列步驟I)將150g的Na-magagiite材料加入3000ml濃度為O. 5mol/l的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種硅烷偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料，其特征在于：在magadiite材料表面共價引入端基為氨基的硅烷偶聯劑分子。
【技術特征摘要】
1.一種娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料,其特征在于在magadiite材料表面共價引入端基為氨基的硅烷偶聯劑分子。2.根據權利要求I所述的娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料,其特征在于所述端基為氨基的娃燒偶聯劑為Y-氨丙基二甲氧基娃燒、Y _氨丙基二乙氧基娃燒、N-β(氨乙基)-氨丙基二甲氧基娃燒、N- β (氨乙基)-氨丙基二乙氧基娃燒中的任意一種。3.—種如根據權利要求I所述的娃燒偶聯劑雜化magadiite催化劑載體材料的制備方法，其特征在于包括下列步驟 1)將Na-magadiite材料加入濃度為O.5 2mol/l的鹽酸溶液中，攪拌I 5h,抽濾，用蒸懼水洗至中性，干燥后得到H-magadiite ； 2)配制強氧化性溶液，溫度控制在80 95°C，加入干燥的H-magadiite，氧化20 40min,抽濾,用蒸懼水洗至中性,干燥后得到氧化的magadiite ； 3)將氧化后的magadiite置于甲苯中，加入娃燒偶聯劑，回流10 20h,抽濾,用蒸懼水洗至中性，干燥后即得硅烷...
【專利技術屬性】
技術研發人員：彭淑鴿，曾猛，樊昕潔，董嘉更，
申請(專利權)人：河南科技大學，
類型：發明
國別省市：
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