[发明专利]一种聚苯乙烯磺酸树脂催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚苯乙烯磺酸树脂催化剂，包括：聚苯乙烯磺酸树脂、金属和金属硫酸盐，其中所述金属包含两部分：被聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属，和未被聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属；所述金属硫酸盐由所述未被聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属的外漏表面转化而成,其中所述金属为Fe、Co、Ni、Ge、Sn、Pb、Zn、Cu、Cd和Sb中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，基于被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属和未被包覆的金属的总体积，被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属体积占比为1～90％；未被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属体积占比为99～10％。

3.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于，基于被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属和未被包覆的金属的总体积，被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属体积占比为10～70％，未被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属体积占比为90～30％。

4.根据权利要求3所述的催化剂，其特征在于，基于被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属和未被包覆的金属的总体积，被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属体积占比为30～50％，未被所述聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属体积占比为70～50％。

5.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中所述金属为Fe、Co和Ni中的一种或多种；所述金属为金属纤维、泡沫金属和金属粉末中的一种或多种；所述金属的最小维度尺寸为0.1～100μm，最大维度尺寸为2mm以下。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的粒径为0.1～3mm、比表面积为10-100m²/g、孔径为10～500nm、孔容为0.1～0.5ml/g。

7.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的粒径为0.5～2mm。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的催化剂，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸树脂的数均分子量为5-20万。

9.根据权利要求8所述的催化剂，其特征在于，所述聚苯乙烯磺酸树脂的数均分子量为8-15万。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的聚苯乙烯磺酸树脂催化剂的制备方法，所述方法包括的步骤为：

(1)将金属置于惰性气体置换后的反应釜中，加入具有极性基团的长碳链有机化合物，在惰性气体保护下搅拌，然后将所述反应釜中的液体沥出，在惰性气体氛围下将所述金属烘干、备用；

(2)将过氧化二苯甲酰、二乙烯苯、苯乙烯、异丙醇和聚乙烯醇加入反应釜中，搅拌并升温，当反应出现明显的相界面时，将已通过步骤(1)处理过的所述金属加入至反应釜中，搅拌至颗粒开始变脆时停止加热，向所述反应釜中加入水冷却至室温，将液体沥出，洗涤、烘干所得颗粒；

(3)对第(2)步烘干后的所述颗粒的未被聚苯乙烯包覆的金属外露表面进行氧化，得到金属氧化物，直至颗粒质量恒定不变；

(4)将第(3)步得到的所述颗粒加热，对所述聚苯乙烯进行磺化并使所述金属氧化物转化为金属的硫酸盐，从而得到所述催化剂。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述过氧化二苯甲酰、二乙烯苯和苯乙烯的总体积与步骤(2)中所加入的所述金属的体积比例为0.4:1～10:1。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述二乙烯苯与苯乙烯的质量比为1:1～1:20；二乙烯苯和苯乙烯的总质量与过氧化二苯甲酰的质量比例为20:1～200:1，聚乙烯醇以水溶液的形式加入，异丙醇与聚乙烯醇水溶液中的聚乙烯醇的质量比为5:1～30:1，二乙烯苯与苯乙烯总质量与聚乙烯醇水溶液的质量比为1:3～1:30。