[发明专利]一种负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子

说明书

本发明涉及功能聚合物技术领域，尤其涉及一种负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子。为了寻找一种利用PVA水凝胶制备涡环衍生粒子负载催化剂的方法，本发明提供一种负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子，本发明在碱性条件下将硼酸与含有顺式二醇的聚乙烯醇交联得到涡环衍生粒子，该涡环衍生粒子形貌比传统球状凝胶颗粒更加丰富，比表面积更大，传质通道更短，在酸性条件中可进行解交联，可实现对聚乙烯醇的回收再利用；负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子是由硼酸与聚乙烯醇络合得到，硼酸与聚乙烯醇的羟基络合形成硼酸酯键，硼酸酯键的可逆性赋予负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子自愈合性，使其可根据需要拼装成任意的形状，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能聚合物技术领域，尤其涉及一种负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子。

背景技术

涡环是一个环形的流体区域，流体绕假想轴线旋转。涡旋环在自然界中几乎无所不在，产生涡环的一个简单方法是让液滴撞击混相液体的表面。近球形液滴由高处坠落，在撞击到可混相液体表面时发生变形，能量开始耗散，在这一能量耗散的过程中，会衍变出具有各种有趣的非球形状的涡环中间体，包括类似泪滴、碗状和环状的中间体。然而，涡旋环的变化速度很快，而且往往寿命很短，因此几乎不可能将其作为材料加以利用。

聚乙烯醇（PVA）是一种通过聚醋酸乙烯酯水解得到的水溶性聚合物，它具有良好的水溶性、生物相容性和生物降解性，在聚乙烯醇分子中存在着两种化学结构，即1,3-二羟基结构和1,2-乙二醇结构，它可以和硼酸中的硼络合，形成硼酸酯键。因此，聚乙烯醇溶液对硼酸和硼砂特别敏感，硼酸化的聚乙烯醇溶液在碱性条件下能够迅速凝胶。目前，对于利用聚乙烯醇水凝胶如何制备涡环衍生粒子以及如何负载催化剂的方法并不是很清楚。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：寻找一种利用PVA水凝胶制备涡环衍生粒子负载催化剂的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子，按照以下步骤制备：

（1）将PVA、硼酸、催化剂按照一定质量比溶解于水中，得到PVA质量百分含量为4%-10%的预交联溶液；

（2）将盛有预交联溶液的注射器垂直悬空于pH=10-13的碱性溶液上方，然后将预交联溶液逐滴滴加到碱性溶液中，即得到负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子。

具体地，所述PVA、硼酸、催化剂的质量比为10:0.1-1:0.05-3。

具体地，所述催化剂为金属催化剂。

具体地，所述金属催化剂为银纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒或镍纳米颗粒。

具体地，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。

具体地，还包括将收集得到的负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子进行冷冻循环的步骤，冷冻循环后的负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子的稳定性大大增强，可以在室温水溶液中稳定存在。

具体地，所述冷冻循环是在-25℃下冷冻5h，室温溶解5h，反复循环3-9次。

具体地，还包括将收集得到的负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子浸泡在硅酸钠溶液中的步骤，负载催化剂的聚乙烯醇涡环衍生粒子浸泡硅酸钠溶液后，其强度大大提高。

具体地，所述硅酸钠的质量浓度为5-20%，浸泡时间为6-24h。

本发明的有益效果是：

（1）本发明在碱性条件下将硼酸与含有顺式二醇的聚乙烯醇交联得到涡环衍生粒子，该涡环衍生粒子形貌比传统球状凝胶颗粒更加丰富，比表面积更大，传质通道更短，扩大了粒子的应用范围；