一种复合催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米颗粒功能复合材料制备技术领域，提供一种复合催化剂及其制备方法，以具备催化活性功能的分子印迹聚合物为支撑载体，通过原位掺杂的方式结合锆基

【技术实现步骤摘要】
一种复合催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米颗粒功能复合材料制备
，尤其涉及一种复合催化剂及其制备方法
。

技术介绍

[0002]有机磷酸酯神经毒剂是当今已知具有最强致死性的毒剂之一，其作为乙酰胆碱酯酶抑制剂，在人体内过量积累会引起中枢和外周胆碱能神经系统功能严重紊乱，进而导致瘫痪和窒息性死亡，因此开发高效的有机磷酸酯神经毒剂的净化工艺和解毒防护材料变得十分紧迫
。
[0003]天然催化剂有机磷酸酯酶，如磷酸三酯酶展现了在环境条件中高效的降解活性，但天然酶难提取，不稳定等因素复杂，无法规模化的开发使用
。
因此以磷酸酯水解酶为启发开发环境稳定的人工催化剂成为近些年领域中热点
。
近年来，金属
‑
有机框架材料
(MOF)
与分子印迹聚合物因其展现出高效的有机磷酸酯催化活性和灵活的功能可设计性而成为有机磷酸酯毒剂降解应用中最为广泛使用的催化剂材料
。
[0004]基于实际反应环境条件，当前分子印迹聚合物
/MOF
催化剂对可实现高催化效能的碱性介质具有强烈的依赖性，所以限制了其于现实中应用转化
。
此外
MOF
材料的粉末状物理形态难以加工成型且回收困难，不便直接应用，需要寻求力学性能强韧的聚合物材料作为支持载体
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一
。
本专利技术鉴于分子印迹聚合物具有可精确调控活性位点和主链结构的特性，通过共聚交联将碱性功能分子直接引入分子印迹聚合物，同时在分子印迹聚合物基相中引入分散的锆基
MOF
纳米颗粒，制备出一种集物理可加工
、
自缓冲和快速传质于一体的复合催化剂，为实现人工催化剂对有机磷酸酯神经毒剂广谱催化以及实际应用转化的提供一个具有可行性的解决方案
。
[0006]本专利技术提供一种复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1
：制备功能单体分子；
[0008]S2
：将所述功能单体分子
、
金属离子与模板分子置于乙腈和甲醇的混合溶液中，进行搅拌，获得分子印迹预组装配合物；
[0009]S3
：对锆基
MOF
进行乙烯基功能化处理，获得乙烯基功能化
MOF
；
[0010]S4
：将所述分子印迹预组装配合物
、
丙烯酸类单体
、
交联剂和过硫酸钾置于有机溶剂中，进行搅拌获得第一混合溶液，在所述第一混合溶液中加入所述乙烯基功能化
MOF
进行超声分散，获得第一混合分散液；
[0011]S5
：在惰性气体气氛中，加热所述第一混合分散液，获得复合催化剂；
[0012]其中，所述功能单体分子的结构式为其中，所述功能单体分子的结构式为
[0013]其中，
R1为烷基或烷基醇；
R2为乙烯苄基或烯丙基；
R3代表咪唑
、
吡啶
、
邻位甲基
、
间位甲基
、
对位甲基
、
氨基取代的吡啶衍生物
、
肟基或偕胺肟基中的一种；
R4为羟基
、
肟基或偕胺肟基中的一种；
R5为羟基
、
肟基或偕胺肟基中的一种
。
[0014]根据本专利技术提供的一种复合催化剂的制备方法，
S1
步骤包括如下步骤：
[0015]S11
：将三氟乙酸乙酯置于二氯甲烷中，进行搅拌，获得第二混合溶液，将所述第二混合溶液萃取干燥后，进行旋干，获得第一化合物
[0016]其中，
R1为烷基或烷基醇；
[0017]S12
：将
R2‑
Cl
与无水碳酸钾置于乙腈中，在
60℃
下回流
10
～
24h
，获得第三混合溶液，将所述第三混合溶液进行过滤，获得滤液，对所述滤液进行旋干，纯化后获得
[0018][0019]S13
：将和
NaOH
置于甲醇溶液中，进行搅拌，获得第四混合溶液，将所述第四混合溶液萃取旋干后，获得
[0020][0021]S14
：将置于甲醇中，进行搅拌，获得第五混合溶液，将所述第五混合溶液纯化后获得
[0022][0023]其中，
X
为醛基或氰基，
R4’
为羟基
、
醛基或氰基中的一种；
[0024]S15
：将与置于乙腈中，在
40
～
60℃
下，进行搅拌，获得第六混合溶液，将
NaOH
滴入第六混合溶液中，进行回流加热，获得第七混合溶液，纯化第七混合溶液，获得
[0025]其中，
Y
为咪唑
、
吡啶
、
邻位甲基取代的吡啶衍生物
、
间位甲基取代的吡啶衍生物
、
对位甲基取代的吡啶衍生物或氨基取代的吡啶衍生物的一种；
[0026]R3’
为醛基
、
氰基咪唑
、
吡啶
、
邻位甲基取代的吡啶衍生物
、
间位甲基取代的吡啶衍生物
、
对位甲基取代的吡啶衍生物或氨基取代的吡啶衍生物的一种；
[0027]S16
：将和羟胺水溶液进行混合，获得第八混合溶液，将所述第八混合溶液置于乙醇中，进行回流加热，获得第九混合溶液，将所述第九混合溶液进行纯化，获得所述功能单体分子
。
[0028]根据本专利技术提供的一种复合催化剂的制备方法，
S3
步骤包括如下步骤：
[0029]S31
：将锆基
MOF
置于二氯甲烷中进行分散，获得第二混合分散液；
[0030]S32
：在所述第二混合分散液中加入三乙胺，获得第三混合分散液；
[0031]S33
：在惰性气体气氛下，将甲基丙烯酰氯滴至所述第三混合分散液中，进行搅拌，获得乙烯基功能化
MOF。
[0032]根据本专利技术提供的一种复合催化剂的制备方法，所述金属离子包括
Zn(II)、Ag(I)、Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、La(II)
或
Cd(II)
中的一种
。
[0033]根据本专利技术提供的一种复合催化剂的制备方法，所述锆基
MOF
包括
UiO
‑
66、MOF
‑
808、Nu
‑
1000、UiO
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：制备功能单体分子；
S2
：将所述功能单体分子
、
金属离子与模板分子置于乙腈和甲醇的混合溶液中，进行搅拌，获得分子印迹预组装配合物；
S3
：对锆基
MOF
进行乙烯基功能化处理，获得乙烯基功能化
MOF
；
S4
：将所述分子印迹预组装配合物
、
丙烯酸类单体
、
交联剂和过硫酸钾置于有机溶剂中，进行搅拌获得第一混合溶液，在所述第一混合溶液中加入所述乙烯基功能化
MOF
进行超声分散，获得第一混合分散液；
S5
：在惰性气体气氛中，加热所述第一混合分散液，获得复合催化剂；其中，所述功能单体分子的结构式为其中，所述功能单体分子的结构式为其中，
R1为烷基或烷基醇；
R2为乙烯苄基或烯丙基；
R3代表咪唑
、
吡啶
、
邻位甲基
、
间位甲基
、
对位甲基
、
氨基取代的吡啶衍生物
、
肟基或偕胺肟基中的一种；
R4为羟基
、
肟基或偕胺肟基中的一种；
R5为羟基
、
肟基或偕胺肟基中的一种
。2.
根据权利要求1所述的一种复合催化剂的制备方法，其特征在于，
S1
步骤包括如下步骤：
S11
：将三氟乙酸乙酯置于二氯甲烷中，进行搅拌，获得第二混合溶液，将所述第二混合溶液萃取干燥后，进行旋干，获得
S12
：将
R2‑
CI
与无水碳酸钾置于乙腈中，在
60℃
下回流
10
～
24h
，获得第三混合溶液，将所述第三混合溶液进行过滤，获得滤液，对所述滤液进行旋干，纯化后获得
S13
：将和
NaOH
置于甲醇溶液中，进行搅拌，获得第四混合溶液，将所述第四混合溶液萃取旋干后，获得
S14
：将置于甲醇中，进行搅拌，获得第五混合溶液，将所述第五混合溶液纯化后获得其中，
X
为醛基或氰基，
R4’
为羟基
、
醛基或氰基中的一种；
S15
：将与置于乙腈中，在
40
～
60℃
下，进行搅拌，获得第六混合溶液，将
NaOH
滴入第六混合溶液中，进行回流加热，获得第七混合溶液，纯化第七混合溶液，获得其中，
Y
为咪唑
、
吡啶
、
邻位甲基取代的吡啶衍生物
、
间位甲基取代的吡啶衍生物
、
对位甲基取代的吡啶衍生物或氨基取代的吡啶衍生物的一种；
R3’
为醛基
、
氰基咪唑
、
吡啶
、
邻位甲基取代的吡啶衍生物
、
间位甲基取代的吡啶衍生...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天瑛，江鹏，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：