本发明专利技术公开了一种硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料，该材料在magadiite材料表面共价引入端基为氨基的硅烷偶联剂分子，制备方法包括：1）将Na-magadiite加入盐酸溶液中，进行离子交换后抽滤，用蒸馏水洗至中性，干燥得H-magadiite；2）将H-magadiite放置于强氧化性溶液中氧化后，抽滤，用蒸馏水洗至中性，干燥得氧化的magadiite；3）将氧化后的magadiite置于甲苯中，加入硅烷偶联剂，回流10～20h，抽滤，用蒸馏水洗至中性，干燥后即得硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料。本发明专利技术的硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料，具有高稳定性和易分散性，负载催化剂后，催化剂在载体表面分散均匀，且在反复使用过程中，催化剂无脱落和团聚；本发明专利技术的制备方法简单，无需特殊设备，生产成本低，适于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂载体材料
，具体涉及一种硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料、制备方法及应用。
技术介绍
纳米金属作为一类新型催化剂，具有传统的催化剂所不具备的独特结构与反应性能。它们在甲醇羰基化反应、丙烯氢甲酰化反应、双羰基化反应、Heck反应及多种反应物的选择性氢化反应和不对称氢化反应等众多反应中已经表现出了不同寻常的催化活性和选择性；其中纳米贵金属也可作为硼氢化物水解制氢的高效催化剂、质子交换膜燃料电池用优良的电极催化剂以及汽车尾气净化用催化剂。但贵金属储量稀少，价格昂贵，其作为燃料 电池、石油化工、汽车尾气净化和化学工业等领域广泛使用的催化剂材料，必然成为贵金属走向工业化应用的瓶颈。如何构筑高活性、稳定、可重复使用的负载型金属纳米催化剂具有重要的现实意义。载体不仅影响催化性能，也对催化剂的价格以及工业化生产起着决定作用，载体的选取至关重要。而Magadiite (层状硅酸盐)是一种资源丰富的层状粘土材料，工业上也已经实现规模化生产，具有资源丰富、价格低廉的优势；同时还具有良好的物理和力学性能以及良好的耐化学品性能；另外magadiite具有空旷结构，比表面积大；跟其他粘土矿物比较,magadiite可以在实验室利用廉价的二氧化娃大批量合成,纯度高,表面容易裁剪,在充当催化剂载体角色方面具有其他载体无法比拟的优势。当前，大多数层状材料负载金属纳米催化剂的制备一般通过物理吸附作用使载体与金属纳米簇直接结合在一起，不能很好的满足工业上对催化剂的需求，主要存在以下技术问题magadiite片层容易解离，导致分离困难；不能有效控制纳米金属在载体表面的分散性和尺寸；在催化和反复使用过程中，金属纳米粒子容易团聚和脱落，导致催化剂活性降低，寿命缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料，具有高稳定性和易分离性，催化剂负载均匀，且在反复使用过程中，催化剂无脱落和团聚。本专利技术的第二个目的是提供一种硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料的制备方法。本专利技术的第三个目的是提供一种硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料在制备金属催化剂方面的应用。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是一种硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料,该材料是在magadiite材料表面共价引入端基为氨基的娃烧偶联剂分子。所述娃烧偶联剂为Y _氨丙基二甲氧基娃烧、Y _氨丙基二乙氧基娃烧、N-β (氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β (氨乙基)-Y-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。—种娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料的制备方法,包括下列步骤I)将Na-magadiite材料加入浓度为O. 5 2mol/l的盐酸溶液中，搅拌I 5h,抽滤，用蒸懼水洗至中性，干燥后得到H-magadiite ；2)配制强氧化性溶液，温度控制在80 95°C，加入干燥的H-magadiite，氧化20 40min,抽滤,用蒸懼水洗至中性,干燥后得到氧化的magadiite ；3)将氧化后的magadiite置于甲苯中，加入硅烷偶联剂，回流10 20h，抽滤，用蒸馏水洗至中性，干燥后即得硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料。 所述强氧化性溶液中，浓硫酸与双氧水的体积比为7:3。步骤3)中每20g氧化后的magadiite,加入I 4ml娃烧偶联剂。—种娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料在制备金属催化剂方面的应用。负载金属催化剂的方法是将硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料置于金属盐溶液中，充分搅拌I 3h ;加入还原剂进行还原，2 5h后停止反应，抽滤，用蒸馏水洗至中性，干燥后即得负载型催化剂。所述金属盐为三氯化钌，氯化钼，氯化钯，氯化钴，氯化镍，氯化铜中的一种。本专利技术为了提高magadiite载体材料与金属催化剂之间的界面结合强度和易分离性，以化学方法构筑magadiite杂化材料,实现杂化材料与金属纳米簇之间的化学结合，改善负载的纳米金属粒子的分散性、稳定性和分离性。本专利技术将硅烷偶联剂通过共价作用和magadiite表面结合在一起作为催化剂载体材料，不仅可以发挥无机材料和有机材料复配的优势，有利于改善负载催化剂的易分离性；提高载体与纳米金属簇之间界面的结合强度，改善纳米粒子的分散性，阻止纳米粒子的团聚和脱落。Magadiite材料经娃烧偶联后，解决了 magadiite片层易解离的问题,分离容易，简化了催化剂的分离和回收工艺；表面共价引入了端氨基的官能团，提高了载体与金属离子的作用力，可以实现纳米金属在载体表面的均匀分散和尺寸控制；提高了载体材料与催化剂之间的界面结合力，使其在催化和反复使用过程中，避免了金属纳米粒子的团聚和脱落程度，有效改善了负载型催化剂的稳定性、活性和寿命。本专利技术的制备方法工艺简单，无需特殊设备，生产成本低，适于工业化生产。本专利技术以硅烷偶联剂对magadiite载体表面进行共价改性，以此为模板，可诱导金属纳米簇的原位生长。附图说明图I为magadiite材料在硅烷偶联杂化前后的扫描电镜图；(a) H-magadiite, (b)氧化 magadiite, (c)娃烧偶联杂化 magadiite 材料；图2为magadiite材料在硅烷偶联杂化前后的元素分析；(a) H-magadiite, (b)氧化 magadiite, (c)娃烧偶联杂化 magadiite 材料；图3为magadiite材料在硅烷偶联杂化前后的红外图谱；Ca)氧化 magadiite, (b)娃烧偶联杂化 magadiite 材料；图4为娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体负载钌纳米簇的透射电镜图；图5为娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体负载钌纳米簇与magadiite直接负载钌纳米簇的重复使用性能比较；(a) H-magadiite负载钌纳米簇，(b)娃烧偶联杂化magadiite材料负载钌纳米簇。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明实施例I本实施例的娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料是在magadiite材料表面共价引入端基为氨基的Y-氨丙基三甲氧基硅烷，制备方法包括下列步骤 I)将150g的Na-magagiite材料加入3000ml浓度为lmol/1的盐酸溶液中，搅拌3h,抽滤,用蒸懼水洗至中性,干燥后得到H-magadiite ；2)配制浓硫酸与双氧水的体积比为7:3的强氧化性溶液500ml，温度控制在85°C，加入IOOg干燥的H-magadiite，氧化时间控制在30min，抽滤，用蒸馏水洗至中性，干燥后得到氧化的magadiite ；3)将20g氧化后的magadiite置于IOOOml甲苯中，加入2. 5ml的Y-氨丙基三甲氧基硅烷，回流15h后停止反应，抽滤，用蒸馏水洗至中性，干燥后得到硅烷偶联的magadiite。实施例2本实施例的娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料是在magadiite材料表面共价引入端基为氨基的Y-氨丙基三乙氧基硅烷，制备方法包括下列步骤I)将150g的Na-magagiite材料加入3000ml浓度为O. 5mol/l的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硅烷偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料，其特征在于：在magadiite材料表面共价引入端基为氨基的硅烷偶联剂分子。
【技术特征摘要】
1.一种娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料,其特征在于在magadiite材料表面共价引入端基为氨基的硅烷偶联剂分子。2.根据权利要求I所述的娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料,其特征在于所述端基为氨基的娃烧偶联剂为Y-氨丙基二甲氧基娃烧、Y _氨丙基二乙氧基娃烧、N-β(氨乙基)-氨丙基二甲氧基娃烧、N- β (氨乙基)-氨丙基二乙氧基娃烧中的任意一种。3.—种如根据权利要求I所述的娃烧偶联剂杂化magadiite催化剂载体材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤 1)将Na-magadiite材料加入浓度为O.5 2mol/l的盐酸溶液中，搅拌I 5h,抽滤，用蒸懼水洗至中性，干燥后得到H-magadiite ； 2)配制强氧化性溶液，温度控制在80 95°C，加入干燥的H-magadiite，氧化20 40min,抽滤,用蒸懼水洗至中性,干燥后得到氧化的magadiite ； 3)将氧化后的magadiite置于甲苯中，加入娃烧偶联剂，回流10 20h,抽滤,用蒸懼水洗至中性，干燥后即得硅烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭淑鸽，曾猛，樊昕洁，董嘉更，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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