[发明专利]一种磁性杂多酸催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磁性杂多酸催化剂及其制备方法，包括（1）将金属前驱体加入有机溶剂中制得溶液A；（2）将有机配体加入有机溶剂中制得溶液B；（3）将溶液A和B按一定流速送入微通道反应器模块I中原位生成MOFs晶种；（4）将杂多酸加入水中搅拌，制得溶液C；将磁性氧化物加入水中搅拌，制得溶液D；在步骤（3）料液进入模块II中时，将溶液C、溶液D按一定流速送入模块II中；（5）在步骤（4）料液进入模块Ⅲ时，将溶液B按一定流速送入模块Ⅲ中，在超声条件下完成晶种诱导晶化反应，制得磁性杂多酸催化剂。本发明采用微通道反应器结合超声条件制备磁性杂多酸催化剂，杂多酸和磁性物分散性、制备时间短、生产效率高。

技术领域

本发明涉及杂多酸催化剂，具体涉及一种磁性杂多酸催化剂及其制备方法。

背景技术

杂多酸是一类前过度金属构成的多金属氧簇化合物，其结构可在分子或原子的水平进行调控，在催化、电化学、生物科学和材料科学等领域有着广泛的应用。杂多酸是一类优良的均相催化材料，然而难从液相反应介质中分离。因此，学者们一直关注杂多酸的多相化工作。由于杂多酸的比表面积较低，因而研究杂多酸封装载体有着重要的实际应用意义。目前，较常用的杂多酸封装载体有二氧化硅、活性炭、硅胶、树脂、介孔分子筛、TiO₂等。

金属有机骨架材料（MOFs），又称金属配位聚合物，是指以无机金属或金属簇与含氮氧多齿有机配体通过配位键连接而形成的晶体材料，是一类具有高比表面积、可调变孔道尺寸，有机功能化的多孔材料。由于MOF材料可以根据不同的杂多酸粒子大小从而选择不同的有机配体和金属离子搭建不同大小和结构的孔道，所以近几年选择MOF材料作为封装杂多酸的受到了越来越多的关注。

CN103769036公开了一种基于Keggin型多钨酸盐和分子基多孔材料MIL-101复合材料的制备方法及其染料吸附的应用，将四甲基氢氧化铵、对苯二甲酸、硝酸铬、Keggin型多钨酸盐化合物和水按照一定的质量比例混合，放入高压反应釜中，在175-185℃反应2-3天，冷却至室温，分别用去离子水和N,N-二甲基甲酰胺清洗即得到多钨酸盐@MIL-101复合材料。所制得材料可用于阳离子有机染料的吸附，短时间内对亚甲基蓝的吸附率可达98%，其吸附效果明显高于单纯的MIL-101材料，高于活性炭的吸附能力。

CN103191786公开了一种MIL-100（Fe）封装磷钨杂多酸催化剂的制备方法，将磷钨杂多酸的原料按配比加入一定量去离子水中，然后加入一定量的铁源，混合搅拌，再加入一定量的有机配体，混合搅拌后加入一定量的酸性溶液，混合搅拌；然后在常压、80-95℃下混合搅拌反应5-20h；将得到的固体经过滤，用无水乙醇在 60-80℃下洗涤10-20h，然后用30-60mmol/L的氟化铵溶液在60-80℃处理10-15h，随后用去离子水充分洗涤，最后在100-200℃下干燥5-10h，即得到MIL-100（Fe）封装磷钨杂多酸催化剂。

上述制备杂多酸催化剂的方法均是间歇反应合成法，在制备过程中存在反应时间长、产品性能不稳定等缺点，不利于产品规模化工业放大生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁性杂多酸催化剂及其制备方法。本发明采用微通道反应器结合超声条件制备磁性杂多酸催化剂，可以获得粒径分布窄、杂多酸和磁性物分散性好的产品，而且可以缩短制备时间、提高生产效率。

本发明磁性杂多酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将金属前驱体加入有机溶剂中搅拌溶解，制得溶液A；

（2）将有机配体加入有机溶剂中搅拌溶解，制得溶液B；

（3）将溶液A和B按照一定的流速分别送入微通道反应器模块I中原位生成MOFs晶种，反应一定时间后将产物料液送入微通道反应器模块II中；