纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法技术

为解决现有SDB疏水催化剂载体存在的抗压强度较低的问题，本发明专利技术公开了纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂技术，尤其涉及一种纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法。

技术介绍

[0002]核能发电由于具有供电效率高且稳定，且不像传统化石燃料那样易排放硫氧化物、温室气体和氮氧化物的特点，得以迅速发展。然而，随着核能发电的发展，含氚废水的排放量也在不断增加，且这些含氚废水不能用常规的三废系统来处理。
[0003]从经济和安全的角度出发，氢
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水液相催化交换技术（LPCE）是处理含氚废水最有效的方法之一。LPCE技术的关键材料是疏水催化剂，其由催化剂载体和活性组分组成。目前常使用的疏水催化剂有两种，分别为以聚四氟乙烯（PTFE）为载体的疏水催化剂和以苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物（SDB）为载体的疏水催化剂载体。
[0004]比如，中国专利技术专利申请（CN113019464A）公开了一种尺寸可控的球状SDB疏水载体和Pt/SDB疏水催化剂的制备方法，并具体公开了Pt/SDB疏水催化剂的制备方法的具体包括如下步骤：将确定比例的苯乙烯和二乙烯基苯聚合单体、聚合引发剂过氧化苯甲酰、确定比例的甲苯和正庚烷的混合致孔剂以及密度调节剂混合得到有机相；将混合后的有机相在低表面张力水溶液中经低温预聚合后发生液滴聚并，然后升温引发聚合反应获得球状SDB疏水载体粗产物，丙酮抽提后采用机械研磨的物理蚀刻和氧化性酸氧化的化学蚀刻实现表面粗糙化，水洗干燥获得球状SDB疏水载体，将载体通过浸渍法在其表面负载活性组分，后经高温氢化还原获得Pt/SDB疏水催化剂。经催化气相H
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D交换测试，Pt/SDB疏水催化剂的效率可达94%以上。
[0005]然而，现有SDB疏水催化剂载体也存在着抗压强度较低，亟待改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决现有SDB疏水催化剂载体存在的抗压强度较低的问题，提供一种纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法。该制备方法中通过引入经由十七氟癸基三甲氧基硅烷改性的纳米三氧化二铝，通过无机纳米粒子自身优良的力学性能，大幅提高SDB疏水催化剂载体的抗压强度及疏水性，并具有较大的粒径。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法，包含以下步骤：步骤S1，按照预定比例，将十七氟癸基三甲氧基硅烷（HFTMS）、纳米三氧化二铝（nano
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Al2O3）和乙醇进行混合，反应后得到改性纳米三氧化二铝；步骤S2，按照预定比例，将羟甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇1788和水
进行混合，得到水相；步骤S3，按照预定比例，将苯乙烯、二乙烯基苯、过氧化苯甲酰和改性纳米三氧化二铝，以及甲苯、正庚烷和二氯乙烷进行混合，得到油相；步骤S4，按照预设反应条件，将全部的油相加入到水相中，悬浮聚合，反应结束后抽滤、干燥和分筛后即可得到纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体（HFTMS
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Al2O3/SDB疏水催化剂载体）。
[0008]进一步地，所述步骤S1中，按照预定比例，将十七氟癸基三甲氧基硅烷、纳米三氧化二铝和乙醇进行混合，反应后得到改性纳米三氧化二铝的具体过程包括：步骤S11，按照十七氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇的体积比为1：100的比例，将十七氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇进行混合，得到改性剂稀释液；步骤S12，按照十七氟癸基三甲氧基硅烷和纳米三氧化二铝的重量比为0.2~0.5：1的比例，将纳米三氧化二铝加入到改性剂稀释液中反应，控制反应温度50~60℃，反应时间4~6h，反应结束后由无水乙醇和水依次洗涤、干燥后即可得到改性纳米三氧化二铝。
[0009]进一步地，所述步骤S12中，十七氟癸基三甲氧基硅烷和纳米三氧化二铝的重量比为0.35：1，控制反应温度70℃，反应时间4h。
[0010]进一步地，所述步骤12中，无水乙醇和水洗涤时，无水乙醇和水的用量分别为十七氟癸基三甲氧基硅烷体积的10~20倍；和/或，所述步骤S12中，干燥时采用真空干燥，干燥温度70～80℃，干燥时间3～4h。
[0011]进一步地，所述步骤S2中，按照质量份计，水相各原料的用量为：羟甲基纤维素，0.1～0.3份；十二烷基苯磺酸钠，0.1～0.4份；聚乙烯醇1788，2～4份；水，200～400份。
[0012]进一步地，所述步骤S2中，水相混合温度70~80℃，混合时间1~2h。
[0013]进一步地，所述步骤S3中，按照重量份计，油相各原料的用量为：苯乙烯，2~10份；二乙烯基苯，2~10份；过氧化苯甲酰，0.1~0.6份；改性纳米三氧化二铝，0.01~2份；甲苯，1~16份；正庚烷，12~24份；二氯乙烷，5~12份。
[0014]进一步地，所述步骤S3中，苯乙烯、二乙烯基苯和改性纳米三氧化二铝的质量比是10:10:0.05~0.2。
[0015]进一步地，所述步骤S3中，油相混合时先超声混合30min。
[0016]进一步地，所述步骤S4中，悬浮聚合时，控制反应温度90~95℃，反应时间7~8h；和/或，所述步骤S4中，干燥温度60~70℃，干燥时间5~6h。
[0017]本专利技术的有益效果是：
1.为了提高SDB疏水催化剂载体的强度，采用本专利技术中以苯乙烯为单体，二乙烯基苯为交联剂，过氧化苯甲酰为引发剂，正庚烷为致孔剂，1,2
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二氯乙烷为增溶剂，改性纳米三氧化二铝为改性功能单体，聚乙烯醇1788为有机高分子分散剂，十二烷基苯磺酸钠和羟甲基纤维素为助分散剂。本专利技术利用聚乙烯醇1788、十二烷基苯磺酸钠和羟甲基纤维素之间的协同作用，利用所选的功能单体HFTMS在nano
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Al2O3表面引入了
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CF基团，以提高nano
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Al2O3的疏水能力，从而使改性nano
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Al2O3（HFTMS
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Al2O3）可以更好的分散在油相中。同时，所引入的改性nano
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Al2O3（HFTMS
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Al2O3）本身具有优秀的力学性能，可大幅提高HFTMS
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Al2O3/SDB疏水催化剂载体的抗压性能及疏水性。
[0018]2.本专利技术采用悬浮聚合法，具有简便易行，容易操作，实用性强的特点。一次性按配比投料，易于形成稳定均匀油珠，同时选用竞聚率适宜的改性聚合单体苯乙烯和二乙烯基苯，以及改性nano
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Al2O3作为第三功能单体，实现了悬浮聚合三元共聚，合成比表面积较大、孔径孔容合适的HFTMS
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Al2O3/SDB疏水催化剂载体。该HFTMS
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1，按照预定比例，将十七氟癸基三甲氧基硅烷、纳米三氧化二铝和乙醇进行混合，反应后得到改性纳米三氧化二铝；步骤S2，按照预定比例，将羟甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇1788和水进行混合，得到水相；步骤S3，按照预定比例，将苯乙烯、二乙烯基苯、过氧化苯甲酰和改性纳米三氧化二铝，以及甲苯、正庚烷和二氯乙烷进行混合，得到油相；步骤S4，按照预设反应条件，将全部的油相加入到水相中，悬浮聚合，反应结束后抽滤、干燥和分筛后即可得到纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体。2.根据权利要求1所述的纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，按照预定比例，将十七氟癸基三甲氧基硅烷、纳米三氧化二铝和乙醇进行混合，反应后得到改性纳米三氧化二铝的具体过程包括：步骤S11，按照十七氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇的体积比为1：100的比例，将十七氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇进行混合，得到改性剂稀释液；步骤S12，按照十七氟癸基三甲氧基硅烷和纳米三氧化二铝的重量比为0.2~0.5：1的比例，将纳米三氧化二铝加入到改性剂稀释液中反应，控制反应温度50~60℃，反应时间4~6h，反应结束后由无水乙醇和水依次洗涤、干燥后即可得到改性纳米三氧化二铝。3.根据权利要求2所述的纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，十七氟癸基三甲氧基硅烷和纳米三氧化二铝的重量比为0.35：1，控制反应温度70℃，反应时间4h。4.根据权利要求2所述的纳米三氧化二铝杂化改性苯乙烯
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二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的制备方法，其特征在于，所述步骤12中，无水乙醇和水洗涤时，无水乙醇和水的用量分别为十七氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒学军，舒豆豆，刘才林，樊玥，晁文博，何年，罗率，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：