[发明专利]一种纤维素负载中空SiO2微球催化载体的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素负载中空SiO₂微球催化载体的制备方法。采用方法的要点是将聚电解质聚丙烯酸在其不良溶剂中形成的球形聚集体为模板，正硅酸乙酯为硅源前驱物，经水解、聚合后得到SiO₂/PAA核壳微球，产物经离心水洗，可去除聚电解质聚合物从而形成中空SiO₂微球，然后将其负载到纤维素上得到纤维素负载中空SiO₂微球催化载体。该方法快速简便、中空SiO₂微球分散且粒径均一、生产成本低，应用价值高。本发明以天然纤维素作为负载载体，既利用了可生物降解的绿色材料、减小了环境污染，同时纤维素大分子本身具有良好的吸附功能，负载功能良好。

技术领域

本发明涉及一种纤维素催化载体的制备方法，特别涉及一种纤维素负载中空SiO₂微球催化载体的制备方法，属于材料工程技术领域。

背景技术

二氧化硅(SiO₂)，由于其具有良好的机械强度、热稳定性和化学惰性，在科研和生产领域都有着重要的作用。又因为SiO₂胶体在液体介质中具有极高的稳定性，纳米核壳结构沉淀过程及壳厚度的可控性好。另外，通过溶胶- 凝胶法制备得到的SiO₂表面带有大量的硅醇基，往往是聚合物吸附的场所，很多中极性、高极性的均聚物和共聚物均可以通过氢键被吸附在其表面。所以， SiO₂是非常好用的核壳类包覆介质。

空心SiO₂微球材料在催化、药物和染料的装载及释放、吸附等领域有着潜在的应用价值，引起了人们的广泛关注。尽管现有SiO₂空心球的制备方法有许多报道，但大多存在着时间花费较长、实验强度过大等不足。而且大多数制备中空微球的方法需要移除模板，一般需要选择适当化学溶剂溶解或在一定的高温下燃烧分解模板方能得到空心结构。多孔材料由于其具有孔道结构大小可调且排列规则，高的比表面积和大的吸附容量等特点，在催化、分离、吸附、生物材料、传感器新型复合材料及光电子学、电磁学、材料学、环境学等领域有着广泛的应用前景。

在多孔材料制备领域，中国专利(CN201610244127.7)“以一种非离子/阴离子结合型表面活性剂为软模板的二氧化硅微球的制备”公开了可逆加成-断裂链转移的方法聚合得到以笼形倍半硅氧烷为核心的星型杂臂嵌段共聚物，它含有亲水聚甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯段，疏水聚甲基丙烯酸甲酯段，疏水聚苯乙烯段，以及笼形倍半硅氧烷核心；介孔二氧化硅材料制备主要是星型杂臂嵌段共聚物为软模板，正硅酸乙酯为硅源，四氢呋喃/盐酸溶液为混合溶剂，选择性挥发四氢呋喃实现。中国专利(CN201610094136.2)“一种可控吸水二氧化硅微球的制备方法”可控吸水二氧化硅材料，宏观具有微球结构，微观具有介孔结构，同时合成的杂化硅胶具有高活性表面，窄的孔径分布及优异的机械稳定性，所述可控吸水二氧化硅微球材料的制备方法可快速，简便制备具有可控吸水性性能的二氧化硅微球。中国专利(CN201610108385.2)“一种近红外光监控、可控药物释放的介孔二氧化硅微球及其合成方法”涉及的介孔二氧化硅微球为多层结构：最内核为一个光滑的二氧化硅纳米颗粒，用于调节微球粒径和负载近红外纳米晶体，这些近红外纳米晶体在一定波长近红外光激发下，可以发生下转换作用，即发出特定波长的近红外光；次外层为一层光滑二氧化硅壳层，用于固定和保护内层的近红外纳米晶体；最外层为介孔二氧化硅壳层，用于负载目标药物与近红外光纳米晶体的淬灭分子并连接或包覆响应聚合物，以实现可控药物释放。美国专利(US4132560)“Pigmented microporous silica microspheres”提供了一种通过酸化水包油乳剂制备微球的方法，着色后的二氧化硅微球可作为遮光剂用于涂料组合物和作为填料用于纸的制造。美国专利 (US4011096)“Vesiculated silica microspheres”提供了一种酸化油包水包油双乳剂制备微球的方法，含气泡的二氧化硅微球可作为遮光剂用于涂料组合物和填料应用于造纸。截止目前，还未见到将纤维素作为骨架，通过湿法合成纤维素负载中空SiO₂微球催化载体的相关工艺技术出现。