[发明专利]一种聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供的聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂的制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯纳米球分散于醇水混合液中，得溶液A；将镍盐和铝盐溶于醇水混合液中，得溶液B；将氢氧化钠、碳酸钠溶于醇水混合液汇总，得溶液C；将溶液A加入反应器内，滴加溶液B和溶液C，整个滴加过程保持混合物的pH为9.5～10.5；将得到的浆料在60～80℃下老化18‑30h，水洗涤至滤液呈中性，随后将过滤后的浆料在60～80℃干燥处理10‑20h，研磨成粉末后，在350‑500℃下H₂氛围中还原2～5h，可得聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂。本发明实现了非金属双核壳结构催化剂的制备，满足价格低廉、苯乙炔加氢催化性能优异的要求。

技术领域

本发明属于材料精细制备技术领域，涉及一种聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

对于物资生产、国民经济发展具有重大贡献的化工生产过程中，催化加氢是实验室以及工业生产中有机化学合成最重要的一类催化反应。它是一种具有绿色化的化学反应反应技术，在原油精制生产清洁燃料及其它重要化工原料的生产中扮演着越来越重要的角色。苯乙烯是一种非常重要的化工原料，它是工业上生产聚苯乙烯、树脂和丁苯橡胶的重要单体，而苯乙烯单体中经常含有苯乙炔杂质，影响苯乙烯的聚合性能，因此研究苯乙炔选择性加氢生成苯乙烯具有十分重要的工业意义。

其中核壳结构由于壳可以保护核，使得核更稳定，在保持调节材料理化特性达到优势互补、防止纳米粒子团聚以及控制粒子界面反应方面有着重要作用，能复合双金属优化性能，并在催化方面有着广泛的应用前景，因此在苯乙炔加氢反应中受到广泛关注。但此类催化剂活性组分大多为贵金属结构如Fe₃O₄@Au、SPS@Pt或是硫化物结构CdSe@ZnS，贵金属由于其产量低，价格昂贵在工业上应用受限，而硫化物核壳结构的材料更适用于加氢脱硫或加氢脱氮反应中，因此亟须研发出一种非贵金属催化剂，能够解决现有技术中无法实现制备非金属双核壳结构催化剂以满足价格低廉、苯乙炔加氢催化性能优异的诉求。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂及其制备方法，实现非金属双核壳结构催化剂的制备，满足价格低廉、苯乙炔加氢催化性能优异的要求。

本发明的一个目的在于提供一种聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂，所述聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂的外壳为层状水滑石(NiAl-LDH)，内核为聚苯乙烯纳米球，层状水滑石包覆聚苯乙烯纳米球。

本发明的第二个目的在于提供上述聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将聚苯乙烯纳米球分散于醇水混合液中，得溶液A；

将镍盐和铝盐溶于醇水混合液中，得溶液B；

将氢氧化钠、碳酸钠溶于醇水混合液中，得溶液C；

将溶液A加入反应器内，滴加溶液B和溶液C，整个滴加过程保持混合物的pH为9.5～10.5；将得到的浆料在60～80℃下老化18-30h，水洗涤至滤液呈中性，随后将过滤后的浆料在60～80℃干燥处理10-20h，研磨成粉末后，在350-500℃下H₂氛围中还原2～5h，可得聚苯乙烯/水滑石核壳催化剂。

作为优选，聚苯乙烯纳米球的制备方法包括以下步骤：

将苯乙烯、引发剂、水混合，通入氮气排除空气后，在60～80℃下通氮气保护10～15h，水洗、醇洗后，干燥得聚苯乙烯纳米球。

作为优选，聚苯乙烯纳米球为磺化聚苯乙烯纳米球，磺化聚苯乙烯纳米球的制备方法包括以下步骤：