[发明专利]海藻酸钙担载金属酞菁微球催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种海藻酸钙担载金属酞菁微球催化材料及其制备方法。

背景技术

在化工合成、材料、能源和环境处理领域中，金属酞菁这种催化材料的制备、改性与应用一直是一个研究热点。金属酞菁是一种重要的催化剂，因其化学性质稳定、它耐酸、耐碱、耐水浸、耐热、耐光以及耐各种有机溶剂。酞菁化合物的热分解温度在450℃以上，在有机溶剂中的溶解度极小，并且几乎不溶于水。与卟啉结构相似的酞菁具有类似生物酶的活性和选择性，在一些氧化反应中酞菁具有较高的催化活性。相关文献(陈文兴，陈世良，吕慎水，等.负载型酞菁催化剂的制备及光催化氧化苯酚[J].中国科学，2007，37(4)：369-373.Lu Wangyang，Chen Wenxing，Li Nan，Xu Minhong，Yao Yuyuan.Oxidative removal of4-nitrophenol using activated carbon fiber and hydrogen peroxide to enhance reactivity of metallophthalocyanine[J].Applied Catalysis B：Environmental，2009，87，146-151.)指出金属酞菁在一定条件下可以催化氧气、双氧水等物质产生单线态氧(¹O₂)、三线态氧(³O₂)、过氧离子(O₂^-·)、羟基自由基(·OH)或过氧羟基自由基(·OOH)等活性物种，这些活性物种直接或间接氧化分解污染物，故酞菁被公认为是目前比较理想的催化剂。目前此类催化剂面临一大难点是催化剂的团聚、回收和重复使用问题。将金属酞菁负载化，制备负载非均相催化剂可有效解决这一难点。对于载体的选择，国内外学者进行了许多研究工作，已报道的有活性碳、无机/有机硅、沸石或Al₂O₃等无机材料，也有活性碳纤维和丙烯酸系共聚物等高分子材料。

海藻酸钠(SA)是一种天然多糖，主要由海藻酸的钠盐组成。海藻酸钠溶液可以与很多二价和三价阳离子如Ca²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺等反应形成性能稳定的凝胶。并且海藻酸钠是一种良好的高分子絮凝剂，拥有良好的吸附性能，能包裹多种吸附剂和催化剂，并为吸附剂和催化剂的担载和回收创造了条件。2009年申请号为20091005287.8(公开日2009年11月18日)的发明专利和文献(Peng Chen，Xiaogang Zhang.Fabrication of Pt/TiO₂nanocomposites in Alginate and their applications to the degradation of phenol and methylene blue in aqueous solutions[J].Clean，2008，36(5-6)：507-511)，指出用海藻酸钠担载TiO₂，并作为催化剂使用。2011年申请号为201110107900.2(公开日2011年11月23日)的发明专利提出了一种天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料制备方法及其应用，将天然火山渣分散于海藻酸钠溶液中得到火山渣-海藻酸钠混悬溶液后逐滴滴入氯化钙溶液中形成复合微球，复合微球的平均粒径为0.5-3.0mm。2011年申请号为201110269465.3(公开日2012年02月01日)的发明专利提出了改性海藻酸钠-聚环氧乙烷为中间界面双极膜制备方法，将海藻酸钠和聚环氧乙烷混合并加入磺酸基金属酞菁采用静电纺丝法将混合液喷涂于阳离子交换膜表面制备得到双极膜。2011年申请号为201110269466.8(公开日2012年02月15日)的发明专利将海藻酸钠和羧甲基纤维素钠混合并加入磺酸基金属酞菁以静电纺丝法制备得到阳离子交换膜，并研究了双极膜的电阻压降。2012年公开的这两个发明专利都是制备双极膜，并未对金属酞菁催化降解有机污染物的性能开展研究。

发明内容

本发明的目的在于克服金属酞菁催化剂的团聚、回收和重复使用问题，提供一种海藻酸钙担载金属酞菁微球催化材料及其制备方法，该方法制得的海藻酸钙成球性好，其担载的金属酞菁催化剂具有较高的催化活性和重复使用性能，同时具备可回收和无毒环保等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：海藻酸钙担载金属酞菁微球催化材料及其制备方法，具体步骤依次为：