一種纖維素基仿生催化纖維及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種仿生催化纖維及制備方法，尤其是一種纖維素基仿生催化纖維及 制備方法，屬于材料、化學與化工技術領域。
【背景技術】
[0002] 金屬酞菁具有耐熱、耐光照、耐酸堿穩(wěn)定性等許多優(yōu)良性能，其結(jié)構(gòu)具有以下特 征：（1)芳香族JT電子在整個酞菁環(huán)上共軛，共軛大分子呈現(xiàn)高度的平面性，催化反應可在 該平面的軸向位置發(fā)生；（2)芳香環(huán)既具有電子給體的特性，又具有電子受體的特性；（3) 化學性質(zhì)非常穩(wěn)定，它耐酸、耐堿、耐水浸、耐熱、耐光以及耐各種有機溶劑。上述特征，使它 們滿足了催化過程中對催化劑的近乎苛刻的要求，作為催化劑使用時，其可催化數(shù)十種有 機反應，包括氫交換反應、加氫反應、氮氧化物及乙炔的還原反應，過氧化物、過氧化氫和甲 酸的分解反應，合成氨反應，羧基脫除反應，芳烴的羥基化反應，脫氫反應、電化學反應和氧 化反應。但由于金屬酞菁的結(jié)構(gòu)使其在溶液中具有形成無活性的二聚物甚至多聚物的趨 勢。二聚物的形成將減少軸向配位的活性點，從而導致催化效率大幅度降低。為了減少酞菁 分子在溶液中的聚集，達到提高催化效率的目的，人們開始研宄將酞菁負載到載體上來減 少其聚集。另外，在使用金屬酞菁作為催化劑時，還應考慮到其的回收和重復利用等問題， 既不能對環(huán)境造成二次污染，而且要能夠重復使用，以達到經(jīng)濟、環(huán)保的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是克服上述【背景技術】的不足，目的是一種高催化活性的 纖維素基仿生催化纖維及其制備方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0005] 一種纖維素基仿生催化纖維，其特征是：含咪唑或者巰基基團的改性纖維素纖維 與與金屬酞菁之間通過配位鍵方式結(jié)合，使用的金屬酞菁特征具有式1結(jié)構(gòu)，其中：Μ是 鐵、鈷、鎳、錳、銅、銣、鋅、鉑和鈀過渡金屬離子；R為-Η、-NH 2、-Cl、-F、-COOH、-NO2、-NHCOCH3' -NHS0 3H、-SO3H 中的任意一種；羧基硫醇（HOOC-R1-SH)的札是-CH 2_、-CH2CH2-、-CH(COOH) CH2-、-CH2CH2CH2-和-CH 2CH2CH2CH2-中的任意一種；羧基咪唑（HOOC-R 2-C3H3N2)的 R2 是-CH2-、-CH2CH2-、-CH (COOH) CH2-、-CH2CH2CH2-和-CH 2CH2CH2CH2-中的任意一種，
[0006]
【主權(quán)項】
1. 一種纖維素基仿生催化纖維，其特征是：含咪唑或者巰基基團的改性纖維素纖維與 與金屬酞菁之間通過配位鍵方式結(jié)合，使用的金屬酞菁特征具有式1結(jié)構(gòu)，其中是鐵、 鈷、鎳、錳、銅、銣、鋅、鉑和鈀過渡金屬離子；R為-H、-NH2、-Cl、-F、-COOH、-N02、-NHCOCH3、-NHS03H、-S03H中的任意一種；羧基硫醇（HOOC-RfSH)的札是-CH2-、-CH2CH2-、-CH(COOH) ch2-、-ch2ch2ch2-和-ch2ch2ch2ch2-中的任意一種；羧基咪唑（hooc-r2-c3h3n2)的r2 是-ch2-、-ch2ch2-、-ch(cooh)ch2-、-ch2ch2ch2-和-ch2ch2ch2ch2-中的任意一種，
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素基仿生催化纖維，其特征在于所述的纖維素纖維直 徑在0. 2-20ym之間，纖維素纖維形態(tài)是長絲狀、短纖維狀以及短切纖維狀，纖維素纖維是 棉、粘膠、麻、醋酯纖維以及任何帶有-0H基團的纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纖維素基仿生催化纖維，其特征在于負載的金屬酞菁質(zhì) 量百分數(shù)為〇. 08-8%，負載的羧基硫醇或者羧基咪唑的質(zhì)量分數(shù)為0. 2-15%。
4. 一種如權(quán)利要求1或2或3所述的纖維素基仿生催化纖維的制備方法，其特征在于： 選用含有-0H基團的纖維和羧基硫醇為原料，在反應溫度為60-90°C的條件下，加入羧基硫 醇、纖維素纖維及縮合劑，攪拌反應2-48小時，接著將纖維取出烘干，放置于50-100°C的金 屬酞菁溶液中回流2-12小時，取出負載有金屬酞菁的纖維素纖維，用溶劑反復洗滌纖維至 溶液無色，最后80-KKTC烘干制得纖維素基仿生催化纖維。
5. -種如權(quán)利要求1或2或3所述的纖維素基仿生催化纖維的制備方法，其特征在于： 選用含有-0H基團的纖維和羧基咪唑為原料，在反應溫度為60-90°C的條件下，加入羧基咪 唑、纖維素纖維及縮合劑，攪拌反應2-48小時，接著將纖維取出烘干，放置于50-100°C的金 屬酞菁溶液中回流2-12小時，取出負載有金屬酞菁的纖維素纖維，用溶劑反復洗滌纖維至 溶液無色，最后80-KKTC烘干制得纖維素基仿生催化纖維。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的纖維素基仿生催化纖維的制備方法，其特征在于所用的 縮合劑是二環(huán)己基碳二亞胺OCC)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的纖維素基仿生催化纖維的制備方法，其特征在于所用的 溶劑是二甲基亞砜、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
【專利摘要】一種纖維素基仿生催化纖維及其制備方法，它是將含咪唑或者巰基基團的改性纖維素纖維與金屬酞菁之間通過配位鍵方式結(jié)合，其制備方法是：選用含有-OH基團的纖維和羧基硫醇為原料，在反應溫度為60-90℃的條件下，加入羧基硫醇或羧基咪唑、纖維素纖維及縮合劑，攪拌反應2-48小時，接著將纖維取出烘干，放置于50-100℃的金屬酞菁溶液中回流2-12小時，取出負載有金屬酞菁的纖維素纖維，用溶劑反復洗滌纖維至溶液無色，最后80-100℃烘干制得纖維素基仿生催化纖維。
【IPC分類】B01J35-06, B01J31-22
【公開號】CN104607245
【申請?zhí)枴緾N201510002840
【發(fā)明人】呂汪洋, 蔣雪梅, 李楠, 陳文興
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月3日