[发明专利]含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料，其特征在于：所述的催化材料具有双层结构：一层为负载金属纳米粒子催化剂的热敏响应层，另一层为非响应性的基底层。

2.根据权利要求1所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料，其特征在于，所述热敏响应层为聚异丙基丙烯酰胺与交联剂的共聚物。

3.根据权利要求1所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料，其特征在于，所述非响应性基底层为聚丙烯酰胺与交联剂或聚丙烯酸与交联剂的共聚物。

4.根据权利要求1所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料，其特征在于，所述热敏响应层厚度为0.2~2厘米，非响应性基底层为0.2~2厘米，两层之间的结合厚度为0.05~0.5厘米。

5.根据权利要求1所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料，其特征在于，所述金属纳米粒子催化剂为金、银或镍贵金属元素。

6.根据权利要求1所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料，其特征在于，所述金属纳米粒子催化剂在催化体系中所占质量百分比为5~25%。

7.一种如权利要求1-6任一所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）含有金属纳米粒子催化剂的热敏响应层的制备：

1.1、首先，将异丙基丙烯酰胺与去离子水按质量比1:3~1:10进行溶解；

1.2、再在超声分散或机械搅拌下加入异丙基丙烯酰胺摩尔量0.5~5%的交联剂后，加入与异丙基丙烯酰胺质量比为15~80%的金属盐化合物；

1.3、向混合溶液中通入氮气，继续分散30分钟后，向溶液体系中分别按异丙基丙烯酰胺和交联剂总摩尔量的1~3%加入亚硫酸氢钠和过硫酸铵，在常温下反应4~8小时；

1.4、然后向反应体系中加入金属盐化合物摩尔量2~5倍的硼氢化钠，继续反应30~60分钟；

1.5、反应结束后，将所得凝胶浸泡在蒸馏水中，每隔8h更换一次蒸馏水以除去未反应原料，3天后即得到含有金属纳米粒子催化剂的热敏响应凝胶层；

（2）具有双层结构的智能可控催化材料的制备：

2.1、将丙烯酰胺或丙烯酸与去离子水按质量比1:3~1:10进行溶解；

2.2、再在超声分散或机械搅拌下加入主单体摩尔量0.5~5%的交联剂；

2.3、向混合溶液中通入氮气，继续分散30分钟后，向溶液体系中分别按主单体和交联剂总摩尔量的1~3%加入亚硫酸氢钠和过硫酸铵，然后将步骤1制备得到的含有金属纳米粒子催化剂的热敏响应凝胶层的一侧浸入此反应液中0.05~0.5厘米，在常温下反应4~8小时；

2.3、反应结束后，将所得凝胶浸泡在蒸馏水中，每隔8h更换一次蒸馏水以除去未反应原料，3天后即得到具有双层结构的智能可控催化材料。

8.根据权利要求7所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料的制备方法，其特征在于，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、N,N'-亚乙基双丙烯酰胺、二乙二醇双丙烯酸酯或二乙烯基苯带有两个及以上不饱和键的单体；交联剂用量为相应主单体摩尔量的0.5~5%。

9.根据权利要求7所述的含有金属纳米粒子催化剂的智能可控催化材料的制备方法，其特征在于：步骤1.2和1.4中所述的金属化合物为硝酸银、氯金酸钠或硝酸镍。