本申请公开了一种二茂铁功能化的纳米催化剂及其制备方法与应用。所述二茂铁功能化剂的纳米催化剂包括金属纳米粒子内核和包覆于内核外面的二茂铁聚合物外壳。所提供的二茂铁功能化的纳米催化剂具有粒径均匀、催化性能好、生物相容性好等优点，可以高效地催化过氧化氢转化为羟基自由基，并且具有酸敏感性的催化活性，在酸性条件下即使浓度较低也能有效地将过氧化氢分解为羟基自由基，有望用于污水处理以及基于活性氧的肿瘤治疗。理以及基于活性氧的肿瘤治疗。
【技术实现步骤摘要】
一种二茂铁功能化的纳米催化剂及其制备方法与应用
[0001]本申请涉及一种二茂铁功能化的纳米催化剂及其制备方法与应用，属于纳米催化剂
技术介绍
[0002]纳米催化剂由于其比表面积大，热稳定性、活性和选择性高以及原料适应性广等优点，在催化领域受到研究者的广泛关注。已有研究证实，随着纳米微粒的粒径减小，其表面原子数会大幅度增加，一方面导致表面原子配位数严重不足、不饱和键和表面的缺陷显著增加，另一方面其表面张力得以增强，使得表面原子的稳定性比较差，容易结合其他原子。因此，基于其纳米结构，纳米催化剂可以切实提高催化反应的效率。而将多种具有催化性能的纳米粒子集合于同一纳米催化剂，可以选择性地提高催化性能。
[0003]Fenton和/或类Fenton反应所产生的羟基自由基是一种重要的活性氧，具有极强的氧化能力，不仅能有效地氧化降解废水中的有机污染物，还可与癌细胞成分反应起到杀死癌细胞的作用。现阶段，具有催化Fenton和/或类Fenton反应能力的纳米催化剂，已被开发用于印染、焦化、垃圾渗滤液、石油化工、橡胶助剂行业所产生的污水处理以及较为前沿的生物医学领域。二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间，能用于引发Fenton反应。然而，利用二茂铁功能化来进一步提高纳米催化剂分解过氧化氢产生羟基自由基性能的研究尚未被报道。
技术实现思路
[0004]根据本申请的一方面，提供一种二茂铁功能化的纳米催化剂，所提供的二茂铁功能化的纳米催化剂具有粒径均匀、催化性能好、生物相容性好等优点，可以高效地催化过氧化氢转化为羟基自由基，并且具有酸敏感性的催化活性，在酸性条件下即使浓度较低也能有效地将过氧化氢分解为羟基自由基，有望用于污水处理以及基于活性氧的肿瘤治疗。
[0005]一种二茂铁功能化的纳米催化剂，所述二茂铁功能化的纳米催化剂包括金属纳米粒子内核和包覆于内核外面的二茂铁聚合物外壳。
[0006]可选地，所述二茂铁功能化的纳米催化剂为二茂铁聚合物包覆在每个金属纳米粒子外面形成的复合材料和/或二茂铁聚合物将多个金属纳米粒子包裹在一起形成一粒复合材料。
[0007]可选地，所述金属纳米粒子选自具有Fenton反应和/或类Fenton反应催化作用的金属纳米粒子中的至少一种。
[0008]可选地，所述金属纳米粒子选自Cu、Co、Cd、Au、Ag、Ce、Ni、Mo、W基金属纳米粒子中的至少一种。
[0009]可选地，所述金属纳米粒子选自CuS纳米粒子。
[0010]可选地，所述金属纳米粒子的粒径为1～50nm。
[0011]可选地，所述金属纳米粒子的粒径上限选自8nm、15nm、30nm、40nm、50nm；下限选自
1nm、2nm、4nm、6nm、8nm。
[0012]可选地，所述二茂铁功能化的纳米催化剂的粒径为20～200nm。
[0013]可选地，所述二茂铁功能化的纳米催化剂的粒径上限选自78、90、120、150、200nm；下限选自20、40、60、78nm。
[0014]可选地，所述二茂铁功能化的纳米催化剂的比表面积为50～300m2/g。
[0015]可选地，所述二茂铁功能化的纳米催化剂的比表面积上限选自117m2/g、150m2/g、200m2/g、250m2/g、300m2/g；下限选自50m2/g、80m2/g、100m2/g、117m2/g。
[0016]根据本申请的另一个方面，提供上述任意一项所述的二茂铁功能化的纳米催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将含有金属纳米粒子和二茂铁二甲酸的溶液I在光源照射下进行制备，获得所述二茂铁功能化的纳米催化剂。
[0017]可选地，所述金属纳米粒子和二茂铁二甲酸的质量比为为10：20～200。
[0018]可选地，所述金属纳米粒子和二茂铁二甲酸的质量比为10：20～40。
[0019]可选地，所述溶液I中的二茂铁二甲酸浓度为1～10mg/ml。
[0020]可选地，所述溶液I中的二茂铁二甲酸浓度上限选自1.5mg/ml、3mg/ml、5mg/ml、7mg/ml、9mg/ml、10mg/ml；下限选自1mg/ml、1.2mg/ml、1.5mg/ml。
[0021]可选地，所述溶液I的溶剂包括甲醇。
[0022]可选地，所述光源选自氙灯光源。
[0023]可选地，所述光源照射的时间为5～20min。
[0024]可选地，所述光源照射的时间为上限选自12min、15min、18min、20min；下限选自5min、7min、9min、10min、12min。
[0025]可选地，所述光源的功率为100～1000W。
[0026]可选地，所述光源功率上限选自300W、400W、600W、800W、1000W；下限选自100W、150W、250W、280W、300W。
[0027]可选地，所述光源照射结束后，还包括离心分离步骤。
[0028]可选地，所述离心分离转速为7000～13000rpm，离心时间为5～10min。
[0029]可选地，所述离心分离为差速离心分离，所述差速离心分离的低速离心转速为7000～9000rpm，离心时间为5～10min，高速离心转速为9000～13000rpm，离心时间为5～10min。
[0030]可选地，所述差速离心的低速离心转速为8000～8500rpm，离心时间为5min，高速离心转速为10000～11000rpm，离心时间为5min。
[0031]根据本申请的另一个方面，提供上述任意一项所述的二茂铁功能化的纳米催化剂或根据上述任意一项所述的制备方法制备得到的二茂铁功能化的纳米催化剂作为分解过氧化氢产生羟基自由基催化剂中的应用。
[0032]通过二茂铁聚合物和金属纳米粒子的双重催化作用可以高效分解过氧化氢并产生强氧化性的羟基自由基，且二茂铁聚合物的包覆避免金属纳米粒子发生团聚有利于催化反应的进行。
[0033]本申请所提供的二茂铁功能化的纳米催化剂具有酸敏感性的催化活性，在酸性条件下即使浓度较低也能有效地将过氧化氢分解为羟基自由基。
[0034]作为一种实施例，本申请所采用的技术方案如下：
[0035]一种二茂铁功能化的纳米催化剂的制备方法，该方法为：将金属纳米粒子与二茂铁二甲酸的甲醇溶液混合经氙灯光源照射后，差速离心筛选得到所述纳米催化剂。
[0036]所述纳米催化剂既可以是二茂铁聚合物包覆在每个金属纳米粒子外面形成的复合材料(即，每粒纳米催化剂包括由1粒金属纳米粒子形成的核和二茂铁形成的壳层)；也可以是二茂铁聚合物将多个金属纳米粒子包裹在一起形成一粒复合材料(即，二茂铁聚合物将多粒金属纳米粒子包裹成一粒复合材料)。
[0037]优选地，所述金属纳米粒子为Fenton反应和/或类Fenton反应催化剂，选自Cu、Co、Cd、Au、Ag、Ce、Ni、Mo、W基金属纳米粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二茂铁功能化的纳米催化剂，其特征在于，所述二茂铁功能化的纳米催化剂包括金属纳米粒子内核和包覆于内核外面的二茂铁聚合物外壳。2.根据权利要求1所述的二茂铁功能化的纳米催化剂，其特征在于，所述二茂铁功能化的纳米催化剂为二茂铁聚合物包覆在每个金属纳米粒子外面形成的复合材料和/或二茂铁聚合物将多个金属纳米粒子包裹在一起形成一粒复合材料。3.根据权利要求1所述的二茂铁功能化的纳米催化剂，其特征在于，所述金属纳米粒子选自具有Fenton反应和/或类Fenton反应催化作用的金属纳米粒子中的至少一种；优选地，所述金属纳米粒子选自Cu、Co、Cd、Au、Ag、Ce、Ni、Mo、W基金属纳米粒子中的至少一种；优选地，所述金属纳米粒子的粒径为1～50nm。4.根据权利要求1所述的二茂铁功能化的纳米催化剂，其特征在于，所述二茂铁功能化的纳米催化剂的粒径为20～200nm；优选地，所述二茂铁功能化的纳米催化剂的比表面积为50～300m2/g。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的二茂铁功能化的纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将含有金属纳米粒子和二茂铁二甲酸的溶液I在光源...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨方，郑方，姚俊列，吴爱国，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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