[发明专利]强碱性三元复合型纳米无机氧化物-石墨烯-离子交换树脂材料

说明书

本发明涉及强碱性三元复合型纳米无机氧化物‑石墨烯‑离子交换树脂材料及其制备方法，主要解决现有技术存在强碱性离子交换树脂催化剂碱性活性基团含量低，及相应地在催化剂应用过程中活性不高的问题。本发明通过采用以树脂材料总重的重量百分比计，包括以下组份：(a)70～85份的聚合单体；(b)3～15份的共聚单体；(c)0.1～10份的石墨烯；(d)0.1～1份的纳米无机氧化物组分；(e)0.1～10份的引发剂的技术方案较好地解决了该问题，可用于强碱性复合离子交换树脂材料催化剂的工业生产中。

技术领域

本发明涉及强碱性三元复合型纳米无机氧化物-石墨烯-离子交换树脂材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种新型的纳米碳材料，鉴于石墨烯的高强度、高导电率、强度大、可柔韧弯曲等突出性质，石墨烯为新颖的、高性能的聚合物基复合材料提供了广阔的开发空间。利用石墨烯与聚合物基体复合制备复合材料，能够明显改善材料的物理机械性质、电学性质等，具有广阔的应用前景。

纳米氧化物由于纳米材料的独特性质而具备优良的性能，现有的研究人员在进一步研究利用纳米氧化物进行掺杂、包覆、改性等可以制备出不同形貌的复合材料，成为新的研究热点。纳米氧化物的合成方法中水热法是研究较多的一种，当无机氧化物可溶性前驱体盐在加热条件下的密闭反应容器中，以水作为介质，反应体系中许多化合物表现出不同于常温的物化性质，如溶解度增大、化合物晶体结构易转型等，重结晶得到的氧化物产物颗粒小且分布均匀，纯度高。采用聚乙二醇作为表面活性剂，草酸钴前驱体在水热条件下制备获得了纯度较高的不同形貌的Co₃O₄，且晶粒尺寸均匀(杨幼平，黄可龙，刘人生等，中南大学学报，2006，37，1103)。Pires等以SnCl₂·2H₂O为可溶性前驱体盐，通过微波辅助水热法合成了SnO粉末，可以通过调节水热合成时间、温度及其浓度的方法得到不同大小和形态的纳米晶体(Pires F I,Joanni E,Savu R et al,Material Letters,2008,62,239)。文献CN106340633A已公开报道了采用水热的合成方法得到SnO₂/碳材料和V₂O₅/石墨烯复合材料，并进一步通过球磨共混的方法得到SnO₂/碳/V₂O₅/石墨烯复合纳米材料。但是，上述技术中由于水热法体系对纳米氧化物沉积的材料有较强的亲水性要求，采用液体葡萄糖或者具有较强亲水性能的氧化石墨烯，方可促进水溶液与沉积材料的均匀分散，从而获得稳定均匀的悬浮液，达到较好的沉积效果，并且其两种不同的氧化物是分别合成制备后进一步经物理混合成型。文献CN104356258A公开了报道了采用稀土元素改性脱醛树脂的吸附性能的方法，但是，上述技术中，需要先采用聚合工艺合成制备磺化酸性树脂后，再将稀土元素硝酸溶液加入到已成型的树脂中进行改性。现市售商用201型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂的全交换容量约为3.4mmol/g。

发明内容

本发明所要解决的问题之一是现有技术存在强碱性离子交换树脂催化剂碱性活性基团含量低，及相应地在催化剂应用过程中活性不高的问题，提供一种新的强碱性三元复合型纳米无机氧化物-石墨烯-离子交换树脂材料，该树脂具有碱性功能基团含量高，反应过程中活性强的特点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的强碱性三元复合型纳米无机氧化物-石墨烯-离子交换树脂材料的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：强碱性三元复合型纳米无机氧化物-石墨烯-离子交换树脂材料，其特征为，以树脂材料总重的重量份数计，包括以下组分：

(a)70～85份的聚合单体；

(b)3～15份的共聚单体；

(c)0.1～10份的石墨烯；

(d)0.1～1份的纳米无机氧化物组分；