[发明专利]一种提高细菌纤维素-植物纤维复合纸基催化剂水相反应循环能力的方法

说明书

本发明公开了一种提高细菌纤维素‑植物纤维复合纸基催化剂水相反应循环能力的方法。该方法是在负载金属纳米粒子的细菌纤维素与植物纤维复合制备纸基催化剂的过程中加入分散剂和纤维交联剂，提高纸基催化剂的水相反应循环使用能力。所述细菌纤维素是由细菌微生物分泌合成的纤维素。金属为金、铜、银、钯、铬、镍等具有催化性能的金属。分散剂为羧甲基纤维素，木聚糖、葡甘露聚糖、阳离子醚化淀粉和聚环氧乙烷等。纤维交联剂为聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚酰胺环氧氯丙烷等。本发明制备的纸基催化剂具有使用及回收极其方便、高度的水相循环使用能力、极低的金属微粒浸出率以及良好的催化效率等优点。

技术领域

本发明涉及复合纸基催化剂领域，具体涉及一种提高细菌纤维素-植物纤维复合纸基催化剂水相反应循环能力的方法。

背景技术

负载金属纳米颗粒的细菌纤维素与植物纤维通过造纸法复合制备的纸基催化剂具有使用及回收极其方便、设计简单、制造成本低、催化效率较高、载体材料绿色可降解等优点，此外，在有机相的催化反应中具有极佳的循环使用能力。然而纸基催化剂以纤维素为基础的载体结构，具有较强的亲水性，在水中纤维之间结合的氢键遭到破坏，造成纤维结构的解离，极大地影响纸基催化剂在水相反应中的循环使用能力。然而化学研究及化工生产中的许多催化反应都是在水相中进行，因此限制了纸基催化剂的使用范围。本发明在细菌纤维素与植物纤维复合制备纸基催化剂的过程中，加入分散剂和纤维交联剂，增强纸基催化剂的强度，提高其在水相循环使用中结构的耐久性，进而提高纸基催化剂的水相反应循环能力，扩大其在水相反应中的应用。

发明内容

为扩大纸基催化剂的使用范围，本发明提供一种提高细菌纤维素-植物纤维复合纸基催化剂水相反应循环能力的方法。

本发明通过以下技术方案实现。

一种提高细菌纤维素-植物纤维复合纸基催化剂水相反应循环能力的方法，包括以下步骤：

(1)将含氮的化合物与细菌纤维素结构中的羟基化学键合，得到含氮的功能化的细菌纤维素；其有益效果为，通过含氮基团与金属原子的鳌合作用，增强金属纳米粒子与细菌纤维素的结合稳定性，保证了催化剂在多次重复使用中的催化效率；

(2)将金属的无机盐配置成水溶液，加入步骤(1)中制备的含氮的功能化的细菌纤维素中，根据金属无机盐的溶解度，反应可加热进行，搅拌反应1小时以上直至偕胺肟基功能基团将金属离子吸附到细菌纤维素的纳米孔隙表面至饱和，分离并使用水洗涤；其有益效果为，增强金属粒子在细菌纤维素表面的均匀分散性，提高催化效率；

(3)对步骤(2)中吸附至细菌纤维素表面的过渡金属离子进行原位还原，得到负载金属纳米微粒的细菌纤维素；其有益效果为，增强金属粒子在细菌纤维素表面的均匀分散性，提高催化效率；

(4)将分散剂加入到步骤(3)中制备的负载金属纳米微粒的细菌纤维素中，并对其进行碎解，使负载金属纳米微粒的细菌纤维素分散均匀，再与植物纤维浆料混合，用标准纸浆疏解机分散均匀。其有益效果为，有效地改善负载金纳米颗粒的细菌纤维素的分散情况，提高混合液的稳定性，增强催化载体(催化试纸)的力学性能；以植物纤维作为基体可以保证催化剂载体的力学强度，并且由于植物纤维的多孔性，可以提高载体的反应物通透性，提高反应物与金属粒子的接触几率，进而提高催化效率。

(5)将纤维交联剂加入步骤(4)中制备的分散均匀的混合浆料中，抄造成纸，然后干燥至衡重，得到纸基催化剂，避光及隔绝空气保存。其有益效果为，增强纸基催化剂的湿强度，提高其在水相循环使用中结构的耐久性，进而提高其水相反应循环使用能力。

进一步地，所述细菌纤维素由细菌微生物如葡萄糖醋杆菌属、醋酸菌属、土壤杆菌属、假单胞杆菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、气杆菌属、固氮菌属、根瘤菌属和八叠球菌属中的一种体外合成，培养条件为静态或动态发酵培养条件。