[发明专利]一种基于刺激响应性微凝胶构筑的智能催化膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于刺激响应性微凝胶构筑智能催化膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将具有可逆性溶胀-收缩性质的微凝胶分散在去离子水中，加入含金属催化剂离子的水溶液，室温下机械搅拌1-6小时；随后在氮气保护下，逐滴缓慢滴加还原剂溶液，继续反应4-8小时，还原剂将负载在微凝胶上的金属催化剂离子原位还原成纳米金属单质；反应结束后，经离心、透析、冷冻干燥，得到纳米金属负载的复合微凝胶，记为纳米金属/微凝胶材料；

2）将步骤1）所得纳米金属/微凝胶材料分散在去离子水中，形成的分散液加酸调节pH至2-5，然后通过动态过滤的方法使分散液流过微孔滤膜，以将纳米金属/微凝胶材料均匀地装填到作为骨架材料的微孔滤膜上；过滤完成后用去离子水洗涤微孔滤膜的膜表面，得到处理后的微孔滤膜；

3）将步骤3）处理后的微孔滤膜固定于过滤装置上，经pH=9-12的碱液过滤，使纳米金属/微凝胶材料溶胀而牢固的镶嵌于作为骨架材料的微孔滤膜中，即制得固载有纳米金属/微凝胶材料的智能催化膜产品；

步骤1）中，所述含金属催化剂离子的水溶液是将水溶性金属盐溶于水中配制而得，所述金属盐为铜盐、钌盐、钴盐、金盐、钯盐、银盐、铂盐中的至少一种；所述还原剂为硼氢化钠、柠檬酸钠、水合肼、抗坏血酸中的一种；

步骤1）中，所述具有可逆性溶胀-收缩性质的微凝胶的制备方法为：在聚合反应器中加入单体a、单体b、交联剂、引发剂、表面活性物质和溶剂，混合分散均匀；在氮气保护条件下，升温至60-80℃反应2-8小时，再冷却至室温后经离心，冷冻干燥，制得所述的微凝胶；

所述单体a为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、N-乙烯基己内酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺中的至少一种；所述单体b为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。

2.如权利要求1所述的一种基于刺激响应性微凝胶构筑智能催化膜的方法，其特征在于步骤1）中，微凝胶材料分散在去离子水中，形成的微凝胶分散液的质量浓度为0.05-0.15%；含金属催化剂离子的水溶液摩尔浓度为0.5-2 mM；还原剂与金属催化剂离子的摩尔比为15-40:1。

3.如权利要求1所述的一种基于刺激响应性微凝胶构筑智能催化膜的方法，其特征在于步骤2）中，所述微孔滤膜为聚丙烯膜、聚酰胺膜、聚醚砜膜、醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚砜膜、聚偏氟乙烯膜或聚四氟乙烯膜中的一种，微孔滤膜的孔径分布范围为0.2-5 μm。

4.如权利要求1所述的一种基于刺激响应性微凝胶构筑智能催化膜的方法，其特征在于所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸钠、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的一种；所述表面活性物质为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钠、油酸钾、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺硬脂酸钠盐、烯丙基琥珀酸烷基酯磺酸钠、十二烷基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种；所述溶剂为水。

5.如权利要求1所述的一种基于刺激响应性微凝胶构筑智能催化膜的方法，其特征在于所述单体a、单体b、交联剂、引发剂、表面活性物质的物质的量之比为1: 0.1-9 : 0.02-0.8 : 0.02-0.4 : 0.002-0.04；所述单体a与溶剂的质量比为1:140-420。

6.如权利要求1-5任一所述的方法制备的基于刺激响应性微凝胶的催化膜。

7.如权利要求6所述的催化膜在对硝基苯酚催化还原处理中的应用，其特征在于将所述催化膜固定在过滤装置上，作为反应装置；向对硝基苯酚的水溶液中加入还原剂硼氢化钠并混合形成反应体系，反应体系以连续流动的模式流过反应装置，实现对硝基苯酚的催化还原处理。