CN100389151C - 一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法 - Google Patents
一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100389151C CN100389151C CNB2006100184424A CN200610018442A CN100389151C CN 100389151 C CN100389151 C CN 100389151C CN B2006100184424 A CNB2006100184424 A CN B2006100184424A CN 200610018442 A CN200610018442 A CN 200610018442A CN 100389151 C CN100389151 C CN 100389151C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- polymer
- photocatalyst
- template
- hole includes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法。该方法是：通过浸渍聚合方式使单体浸入纳米光催化微球/聚苯乙烯核/壳复合单分散微球蛋白石结构模板内聚合，而后除去聚苯乙烯制备孔内含纳米光催化微球的三维有序多孔聚合物的方法。
Description
技术领域
本发明涉及有序多孔光催化材料领域，特别涉及一种制备孔内含纳米光催化剂的三维有序多孔聚合物复合材料的方法。
背景技术
锐钛型纳米二氧化钛经紫外光照射可以分解有毒化学品、烟雾残留物、恶臭化学品、脏物、刺激物、细菌等等为无毒、无污染的物质，当紫外光(波长＜388nm)照射时其价带中的电子被激发形成带负电的高活性电子，同时产生带正电的价带空穴，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。空穴和电子分别与表面的水和氧气反应产生高反应活性的羟基自由基和超氧离子自由基，这些自由基能有效地分解有毒化学品。
二氧化钛光催化剂应用于实际污染物治理，虽已取得了一定的成效，但是利用纳米粉悬浮体系进行光催化，由于其颗粒细微，不易沉淀，催化剂难以回收，活性成分损失大，不利于催化剂的再生与再利用。要实现光催化技术的大规模应用，就必须解决光催化剂的负载及提高催化活性的问题。催化剂的负载不但可以解决催化剂分离回收的问题，还可以克服粉末催化剂稳定性差和容易中毒的缺点，也适用于活性组分和载体的各种功能的组合来设计催化反应器。
对于光催化剂的负载主要采用的无机载体和有机载体两种。无机载体负载主要利用高温烧结技术将二氧化钛纳米粉烧结负载于陶瓷表面的釉质层，或者通过吸附反应的方式将二氧化钛吸附于MCM-41型分子筛的孔道内从而达到光催化剂负载的目的，另外人们还将二氧化钛吸附负载于玻璃、碳粉、活性碳纤维等无机材料之上。有机载体的负载主要是将二氧化钛光催化剂负载于纺织品织物纤维、涂料、塑料制品表面等，通过在此类制品上的负载能达到抗菌、杀菌、自清洁的目的，但在有机物载体上的负载，在达到以上清洁功能目的的同时也造成了载体本身可能被光催化降解的问题，另外简单的催化剂负载有可能降低催化剂本身的催化性能。
上世纪90年代末，Vevel(Nature，1997，389：447～448)等用胶体晶体模板法成功地制备了三维有序大孔(3DOM)材料，使大孔材料的研究进入了一个新阶段。这种孔径分布窄，孔道排列整齐有序，孔道内部互穿的三维有序多孔材料为光催化材料的高效负载提供了可能。与此同时，随着对具有优异化学稳定性的聚苯胺、含氟聚合物等材料的深入研究，希望利用具有化学稳定性的三维有序多孔聚合物作为载体来负载光催化剂，从而达到高效负载，且载体稳定的目的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所制备的负载材料对光催化剂负载能力差，负载后降低光催化剂催化能力的不足，利用聚合物有序多孔材料在催化剂负载方面的优势，而提供的一种制备孔内含纳米光催化剂的三维有序多孔聚合物复合材料的方法。该方法的特点是：①有序多孔网络结构聚合物的负载能力强，光催化剂不从载体上脱落；②制备的聚合物负载型光催化材料能保持其原有的光催化性能；③催化剂与聚合物没有相互粘结，因此多孔聚合物载体不易被光催化降解。
本发明的目的是采用以下技术路线实现的：
首先，用表面改性剂对纳米光催化微球进行表面改性，经超声作用使之分散于苯乙烯单体中，并利用无皂乳液聚合方法制备内含纳米光催化微球的单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石(opal)结构模板。
其次，用聚合物单体浸渍蛋白石结构模板，引发剂引发单体在模板孔隙内聚合，随后将聚合物与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。
最后，用溶剂萃取除去聚苯乙烯，即得孔内含纳米光催化微球的三维有序多孔聚合物复合光催化材料。
以上制备方法中所述纳米光催化微球为纳米二氧化钛微球、纳米氮杂氧化钛微球；表面改性剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂；单体为苯胺、吡咯、噻吩、丙烯腈、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸三氟乙酯；引发剂为过硫酸氨、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰；溶剂为甲苯、二甲苯、三氯甲烷、四氢呋喃。
附图说明
附图是本发明的技术路线。图中1.表面改性；2.表面包覆聚苯乙烯；3.自组装；4.浸渍聚合物单体，引发聚合；5.萃取除去聚苯乙烯。
具体实施方式
实施例1
用硬脂酸对二氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米二氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用苯胺单体充分浸渍，过硫酸氨引发苯胺单体在模板孔隙内聚合形成聚苯胺，随后将聚苯胺与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用二甲苯将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米二氧化钛的三维有序多孔聚苯胺复合光催化材料。
实施例2
用硬脂酸对氮杂氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米氮杂氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用苯胺单体充分浸渍，过硫酸钾引发苯胺单体在模板孔隙内聚合形成聚苯胺，随后将聚苯胺与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用三氯甲烷将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米氮杂氧化钛的三维有序多孔聚苯胺复合光催化材料。
实施例3
用硅烷偶联剂对氮杂氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米氮杂氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用吡咯单体充分浸渍，过硫酸钾引发吡咯单体在模板孔隙内聚合形成聚吡咯，随后将聚吡咯与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用甲苯将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米氮杂氧化钛的三维有序多孔聚吡咯复合光催化材料。
实施例4
用钛酸酯偶联剂对氮杂氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米氮杂氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用噻吩单体充分浸渍，过硫酸钾引发噻吩单体在模板孔隙内聚合形成聚噻吩，随后将聚噻吩与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用四氢呋喃将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米氮杂氧化钛的三维有序多孔聚噻吩复合光催化材料。
实施例5
用钛酸酯偶联剂对二氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米二杂氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用苯胺单体充分浸渍，偶氮二异丁腈引发苯胺单体在模板孔隙内聚合形成聚苯胺，随后将聚苯胺与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用四氢呋喃将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米二氧化钛的三维有序多孔聚苯胺复合光催化材料。
实施例6
用硬脂酸对氮杂氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米氮杂氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用吡咯单体充分浸渍，偶氮二异丁腈引发吡咯单体在模板孔隙内聚合形成聚吡咯，随后将聚吡咯与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用三氯甲烷将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米氮杂氧化钛的三维有序多孔聚吡咯复合光催化材料。
实施例7
用硬脂酸对氮杂氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米氮杂氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用丙烯腈单体充分浸渍，过硫酸钾引发丙烯腈单体在模板孔隙内聚合形成聚丙烯腈，随后将聚丙烯腈与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用三氯甲烷将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米氮杂氧化钛的三维有序多孔聚丙烯腈复合光催化材料。
实施例8
用钛酸酯偶联剂对二氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米二氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用丙烯腈单体充分浸渍，过硫酸钾引发丙烯腈单体在模板孔隙内聚合形成聚丙烯腈，随后将聚丙烯腈与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用三氯甲烷将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米二氧化钛的三维有序多孔聚丙烯腈复合光催化材料。
实施例9
用钛酸酯偶联剂对二氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米二氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用丙烯酸羟乙酯单体充分浸渍，偶氮二异丁腈引发丙烯酸羟乙酯单体在模板孔隙内聚合形成聚丙烯酸羟乙酯，随后将聚丙烯酸羟乙酯与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用甲苯将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米二氧化钛的三维有序多孔聚丙烯酸羟乙酯复合光催化材料。
实施例10
用钛酸酯偶联剂对氮杂氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米氮杂氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用丙烯酸三氟乙酯单体充分浸渍，过氧化苯甲酰引发丙烯酸三氟乙酯单体在模板孔隙内聚合形成聚丙烯酸三氟乙酯，随后将聚丙烯酸三氟乙酯与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用二甲苯将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米氮杂氧化钛的三维有序多孔聚丙烯酸三氟乙酯复合光催化材料。
实施例11
用钛酸酯偶联剂对二氧化钛微球进行表面改性，并经超声作用使之分散于苯乙烯单体中。利用无皂乳液聚合使分散有纳米二氧化钛微球的苯乙烯聚合形成单分散聚苯乙烯亚微米球，通过自组装过程使单分散复合微球形成蛋白石结构模板，而后用丙烯酸三氟乙酯单体充分浸渍，过氧化苯甲酰引发丙烯酸三氟乙酯单体在模板孔隙内聚合形成聚丙烯酸三氟乙酯，随后将聚丙烯酸三氟乙酯与模板的复合体放入温度为60℃的烘箱中烘12h。最后，用二甲苯将聚苯乙烯萃取除去，即得孔内含纳米二氧化钛的三维有序多孔聚丙烯酸三氟乙酯复合光催化材料。
Claims (5)
1.一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法，其特征在于：①用表面改性剂对纳米光催化微球进行表面改性；②利用无皂乳液聚合方法制备内含纳米光催化微球的单分散聚苯乙烯亚微米球，自组装形成蛋白石结构模板；③模板用聚合物单体充分浸渍，用引发剂引发单体聚合形成聚合物与模板的复合体；④利用溶剂萃取除去聚苯乙烯，即得孔内含纳米光催化微球的三维有序多孔聚合物复合光催化材料；
所述的聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩、丙烯腈、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸三氟乙酯。
2.根据权利要求1所述的一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法，其特征在于纳米光催化微球为纳米二氧化钛微球、纳米氮杂氧化钛微球。
3.根据权利要求1所述的一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法，其特征在于表面改性剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂。
4.根据权利要求1所述的一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法，其特征在于引发剂为过硫酸氨、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰。
5.根据权利要求1所述的一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法，其特征在于溶剂为甲苯、二甲苯、三氯甲烷、四氢呋喃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100184424A CN100389151C (zh) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100184424A CN100389151C (zh) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1834155A CN1834155A (zh) | 2006-09-20 |
| CN100389151C true CN100389151C (zh) | 2008-05-21 |
Family
ID=37002060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100184424A Expired - Fee Related CN100389151C (zh) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100389151C (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR112015032647A2 (pt) * | 2013-06-28 | 2017-07-25 | Harvard College | estruturas revestidas de material funcional de alta área de superfície |
| CN109422839B (zh) * | 2017-08-30 | 2020-12-29 | 天津大学 | 聚苯乙烯-乙烯基苄基二甲基十二烷基氯化铵-二氧化钛复合材料及制备方法 |
| CN111450882B (zh) * | 2020-04-16 | 2022-10-14 | 华南师范大学 | 一种光化学诱导合成聚噻吩微球光催化剂及其制备方法 |
| CN112960991B (zh) * | 2021-02-26 | 2022-05-31 | 深圳陶陶科技有限公司 | 一种陶瓷高分子复合材料及其制备方法 |
| CN114643077B (zh) * | 2022-03-02 | 2023-09-26 | 湖北大学 | 一种具有光催化活性的微孔胶聚体及其制备方法 |
| CN115487800B (zh) * | 2022-09-16 | 2023-11-14 | 四川大学 | 具有稳定大孔结构的CeO2-ZrO2催化材料及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0523948A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | Suzuki Motor Corp | 工作機械における案内部の保護カバー装置 |
| CN1186820A (zh) * | 1997-11-21 | 1998-07-08 | 天津大学 | 高分子复合导电微球 |
| CN1249315A (zh) * | 1998-09-29 | 2000-04-05 | 鏮铂锂科技股份有限公司 | 低含水量酸掺杂的聚苯胺配制方法 |
| KR20030015069A (ko) * | 2001-08-14 | 2003-02-20 | 한국과학기술원 | 폴리아닐린-층상점토 복합입자를 이용한 전기유변유체의제조방법 |
| CN1515629A (zh) * | 2003-01-10 | 2004-07-28 | 中国科学院成都有机化学研究所 | 具有导电性和磁性的纳米高分子微球及制备方法 |
-
2006
- 2006-03-01 CN CNB2006100184424A patent/CN100389151C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0523948A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | Suzuki Motor Corp | 工作機械における案内部の保護カバー装置 |
| CN1186820A (zh) * | 1997-11-21 | 1998-07-08 | 天津大学 | 高分子复合导电微球 |
| CN1249315A (zh) * | 1998-09-29 | 2000-04-05 | 鏮铂锂科技股份有限公司 | 低含水量酸掺杂的聚苯胺配制方法 |
| KR20030015069A (ko) * | 2001-08-14 | 2003-02-20 | 한국과학기술원 | 폴리아닐린-층상점토 복합입자를 이용한 전기유변유체의제조방법 |
| CN1515629A (zh) * | 2003-01-10 | 2004-07-28 | 中国科学院成都有机化学研究所 | 具有导电性和磁性的纳米高分子微球及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1834155A (zh) | 2006-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100389151C (zh) | 一种制备孔内含纳米光催化剂三维有序多孔聚合物的方法 | |
| Lou et al. | Chitosan coated polyacrylonitrile nanofibrous mat for dye adsorption | |
| Yao et al. | Photothermally enhanced detoxification of chemical warfare agent simulants using bioinspired core–shell dopamine–melanin@ metal–organic frameworks and their fabrics | |
| Tu et al. | Incorporation of rectorite into porous polycaprolactone/TiO2 nanofibrous mats for enhancing photocatalysis properties towards organic dye pollution | |
| Makhado et al. | Preparation and characterization of sodium alginate-based oxidized multi-walled carbon nanotubes hydrogel nanocomposite and its adsorption behaviour for methylene blue dye | |
| Eskandarloo et al. | Shape-controlled fabrication of TiO2 hollow shells toward photocatalytic application | |
| CN105802293A (zh) | 一种含介孔二氧化硅纳米微容器的多功能高分子涂层及其制备方法 | |
| Chen et al. | Flexible design of carbon nanotubes grown on carbon nanofibers by PECVD for enhanced Cr (VI) adsorption capacity | |
| Yao et al. | Electrospun Bi-decorated BixTiyOz/TiO2 flexible carbon nanofibers and their applications on degradating of organic pollutants under solar radiation | |
| Ni et al. | Synergistic effect on TiO2 doped poly (vinyl alcohol-co-ethylene) nanofibrous film for filtration and photocatalytic degradation of methylene blue | |
| Fujiwara et al. | Fabrication of photocatalytic paper using TiO2 nanoparticles confined in hollow silica capsules | |
| Xu et al. | Preparation of mesoporous poly (acrylic acid)/SiO 2 composite nanofiber membranes having adsorption capacity for indigo carmine dye | |
| CN103741263A (zh) | 一种高比表面多孔TiO2纳米纤维的制备方法 | |
| CN101181184A (zh) | 一种化妆品用多功效复合微球及其制备方法 | |
| Hromádko et al. | SiO2 fibers by centrifugal spinning with excellent textural properties and water adsorption performance | |
| Shah et al. | Magnetic aerogel: an advanced material of high importance | |
| CN109603910B (zh) | 一种光热增强降解化学战剂模拟物的纳米核壳复合物及其复合纤维膜的制备方法与应用 | |
| Liu et al. | Preparation of polymer@ titania raspberry-like core–corona composite via heterocoagulated self-assembly based on hydrogen-bonding interaction | |
| Chen et al. | Constructing porous channels in superhydrophilic polyethersulfone composite nanofibrous membranes for sustainably enhanced photocatalytic activities in wastewater remediation | |
| Li et al. | Hierarchical MnOx@ PVDF/MWCNTs tree-like nanofiber membrane with high catalytic oxidation activity | |
| Yi et al. | PVA-co-PE nanofibrous filter media with tailored three-dimensional structure for high performance and safe aerosol filtration via suspension-drying procedure | |
| Pasini et al. | Plasma-modified TiO2/polyetherimide nanocomposite fibers for photocatalytic degradation of organic compounds | |
| CN104587981A (zh) | 一种具有重金属吸附功能的纳米纤维膜及其制备方法 | |
| Ramesh et al. | Facile synthesis of poly (benzylamine) brushes stabilized silver nanoparticle catalyst for the abatement of environmental pollutant methylene blue | |
| Mudassir et al. | Polyacrylamide exotemplate-assisted synthesis of hierarchically porous nanostructured TiO 2 macrobeads for efficient photodegradation of organic dyes and microbes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080521 Termination date: 20110301 |