[发明专利]一种负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料，其特征是：所述负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料由水溶性负载稀土离子的杂化材料、海藻酸钠和交联剂组成；所述水溶性负载稀土离子的杂化材料由载体分子A、稳定剂分子B和稀土离子组成，羧基、氨基和稀土离子间通过离子键和配位键键接；所述羧基和氨基分属分子A和分子B的分子链；

所述分子A和所述分子B中，羧基含量、氨基含量和羟基含量之和大于等于所述分子A和所述分子B的摩尔量之和的160％；

所述通过离子键和配位键键接的羧基和所述通过离子键和配位键键接的氨基含量之和大于等于所述分子A和所述分子B中羧基和氨基摩尔量之和的30％；

所述分子A的相对分子量≥10000，除了羧基的O或氨基的N之外，分子主链主要由C和H组成；

所述分子B的相对分子量≤5000，除了羧基的O或氨基的N之外，分子主链主要由C和H组成；

所述水溶性负载稀土离子的杂化材料的结构通式为：

其中，分子链重复单元个数m≥0，n>0；

R₁、R₂和R₃官能团分别为以下官能团中的一种：阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团；所述阳离子基团为叔铵基或季铵基；所述阴离子基团为羧酸基；所述极性非离子基团为羟基、醚基、氨基、酰胺基、巯基或卤基；

M³⁺为稀土金属离子，所述稀土金属离子为La³⁺或Yb³⁺。

2.根据权利要求1所述的一种负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料，其特征在于，带氨基的分子B还包含羟基或羧基；带羧基的分子B还包含羟基或氨基；所述羧基位于分子主链或支链；所述氨基位于分子主链或支链。

3.根据权利要求1所述的一种负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料，其特征在于，所述分子A的分子主链还包括元素O、N或S；所述分子B的分子主链还包括元素O、N或S。

4.根据权利要求1所述的一种负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料，其特征在于，所述稀土离子的负载量为10～825mg/g；所述海藻酸钠为可溶性海藻酸钠粉末，粘均分子量范围为70,000～150,000，M/G值为0.4；所述交联剂为Ca⁺-葡萄糖酸内酯(GDL)体系；所述负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料在催化大豆种子萌芽和幼苗生长以及催化甲基丙烯酸甲酯聚合方面有较高的催化效率。

5.如权利要求1～4中任一项所述的一种负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料的制备方法，其特征是：将含分子A物质的水溶液与含分子B物质的水溶液混合，调节反应体系的pH值至4～6，然后向混合液中滴加稀土离子盐溶液，滴加完毕后搅拌，得到负载稀土离子杂化材料的水溶液，持续搅拌并加入沉淀剂，过滤收集沉淀物，沉淀物干燥后即得到水溶性负载稀土离子的杂化材料；将水溶性负载稀土离子的杂化材料、海藻酸钠和交联剂中的Ca²⁺溶于水，搅拌均匀后制得纺丝原液，采用湿法纺丝方法，得到负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料；

所述分子A物质为含羧基的分子A物质或含氨基的分子A物质；

所述分子B物质为含羧基的分子B物质或含氨基的分子B物质；

分子A物质与分子B物质交叉含有羧基和氨基，即：分子A物质含羧基时，分子B物质含有氨基；反之，分子A物质含氨基时，分子B物质含有羧基。

6.根据权利要求5所述的一种负载稀土离子的海藻酸钠纤维催化材料的制备方法，其特征在于，将含分子A物质的水溶液与含分子B物质的水溶液混合，是在20～60℃条件下；混合时伴以搅拌；调节反应体系的pH值采用0.1～0.3mol/L的HCl溶液、0.05～0.15mol/L的H₂SO₄溶液或0.1～0.3mol/L的HNO₃溶液；稀土离子盐溶液滴加完毕后搅拌，持续时间为1～2h；沉淀物干燥采用真空烘箱干燥。