一种钯鱼精蛋白多层薄膜及其制备方法

文档序号:8403468阅读:308来源:国知局
一种钯鱼精蛋白多层薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料化学领域,特别是指一种钯鱼精蛋白复合多层薄膜及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来,功能薄膜材料因其独特的光学、电学、磁学以及化学特性,广泛应用于微 电子器件、耐磨层和催化化学等技术领域。薄膜材料种类的多样性决定了其制备方法也多 种多样,大致可分为物理方法和化学方法两大类。物理方法主要包括真空蒸发(VE)、真空 溅射(VS)、脉冲激光沉积(PLD)、分子束外延(MBE)等;化学方法则包括各种化学气相沉积 (CVD)、化学池沉积(CBD)、电沉积法(ED)、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、连续离子层吸附与反 应法(SILAR)、分子自组装技术法(Molecular Self-assembly)和模板合成法(Template Synthesis)等。在这些制备及防护涂技术中,分子层层自组装技术在功能薄膜材料制备领 域显示了独特的优势,许多功能薄膜材料通过此技术制备而获得。
[0003] 分子层层自组装技术作为制备均匀、多层复合膜的有效方法已引起人们极大的关 注。利用这种方法可以将无机纳米颗粒(NPs)、有机组分有序地组合到薄膜中,在固体基底 上构筑多功能性的超分子结构,并且可以在分子水平上调控多层膜的结构和厚度,从而实 现薄膜的光、电、磁、非线性光学等功能。
[0004] 目前,人们用自组装已成功地将不同种类的无机纳米颗粒和纳米簇,如TiO2、硫化 物、贵金属等组装到薄膜中。而贵金属纳米颗粒由于具有大的比表面,具有良好的催化性 质。高分散、负载型的纳米级贵金属催化剂的制备更是受到催化学家的重视,这是因为载体 及其高分散性可在提高纳米金属颗粒稳定性的同时又大大提高贵金属的利用率。层层自组 装膜自身的高度有序性、可控性和超薄性,为无机纳米微粒在其上的组装提供了特殊的微 环境和有限的反应位点。Bruening通过层层自组装技术制备了包含Pd纳米颗粒的聚电解 质薄膜,此薄膜可用于乙醇的催化加氢反应。
[0005] 钯盐均相催化C-C偶联反应有活性高、副产物少的特点。但由于钯盐均相催化剂 上载量大,不易分离回收,钯流失严重,不仅使用成本高,而且污染环境。而通过层层组装法 形成的复合多层薄膜具有高催化剂的活性,能够多次循环使用,减少了催化剂的用量,从而 大大降低成本,在催化领域有着重要应用。

【发明内容】

[0006] 有鉴于此,本发明的目的在于提出一种制备过程简单且成本低,且具有良好催化 性能的的钯鱼精蛋白复合多层薄膜。
[0007] 基于上述目的本发明提供的一种钯鱼精蛋白多层薄膜,所述薄膜是由鱼精蛋白和 钯盐复合而成,其制备方法包括以下步骤:
[0008] 1)用真空蒸镀法在洁净的云母片基底材料表面采喷涂一层金薄膜;
[0009] 2)用高压真空枪在上述金薄膜表面喷涂一层含鱼精蛋白的水溶液后,干燥;
[0010] 3)用高压真空枪在上述鱼精蛋白薄膜表面喷涂一层含钯盐水溶液后,干燥;
[0011] 4)将上述负载有钯的云母片基底材料放入还原剂中,溶液温度为30~60°C,浸泡 120~720min ;通过控制反应时间和温度,将二价钯(II)还原为零价钯(0),钯的价态和含 量通过X-射线光电子能谱(XPS)和等离子发射光谱(ICP)测定;
[0012] 5)重复上述2)、3)和4)步骤,在上述云母片表面形成多层薄膜,即为复合多层薄 膜。
[0013] 优选地,所述的鱼精蛋白水溶液的浓度为5. 0~15mg/mL。
[0014] 优选地,所述钯盐为氯化钯或醋酸钯,钯的水溶液浓度为I. 0~5. Ommol/L。
[0015] 优选地,所述还原剂为硼氢化钠,梓檬酸钠等,还原剂的浓度为10~20mmol/L。
[0016] 从上面所述可以看出,本发明提供的一种钯鱼精蛋白多层薄膜,优点如下:本发明 通过层-层喷涂法在云母片基底材料的表面获得多层复合薄膜,制备过程简单,成本较低, 在功能薄膜材料制备方面能够控制产物的成分及形貌,不需要专门的设备,制备的薄膜具 有良好的化学稳定性,薄膜的组成和厚度可控等等,适合大量生产。金薄膜有助固定鱼精蛋 白,鱼精蛋白在薄膜中起着固定和分散钯颗粒的作用,同时对钯的催化活性具有一定的活 化作用。通过缓慢还原使催化剂中钯颗粒的粒径更小,提高了钯颗粒的分散度和均匀度,且 增加了钯催化剂的活性中心。制备的钯鱼精蛋白功能化薄膜,催化活性高,可用于催化偶联 反应,催化效率高,为90~99%,该薄膜在催化领域具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例钯复合多层薄膜的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照 附图,对本发明进一步详细说明。
[0019] 实施例1
[0020]用真空蒸镀法在洁净的云母片基底材料表面采喷涂一层金薄膜。然后用高压真空 枪在金薄膜表面喷涂一层含15mg/mL的鱼精蛋白水溶液后,干燥。再用高压真空枪在鱼精 蛋白薄膜表面喷涂一层含在5. Ommol/L的PdCl2水溶液中后,干燥。将上述负载有钯的云 母片基底材料放入20mmol/L的硼氢化钠水溶液中,在30°C浸泡720min。将薄膜上的二价 钯(II)还原为零价钯(0)。重复上述步骤五次,即可在云母片的表面形成五层薄膜。钯的 价态和含量通过X-射线光电子能谱(XPS)和等离子发射光谱(ICP)等分析方法测定。用 扫描电镜观察钯五层薄膜的形貌,如图1所示。
[0021] 实施例2
[0022] 用真空蒸镀法在洁净的云母片基底材料表面采喷涂一层金薄膜。然后用高压真空 枪在金薄膜表面喷涂一层含5. Omg/mL的鱼精蛋白水溶液后,干燥。再用高压真空枪在鱼精 蛋白薄膜表面喷涂一层含在1.0 mmol/L的醋酸钯水溶液中后,干燥。将上述负载有钯的云 母片基底材料放入lOmmol/L的硼氢化钠水溶液中,在60°C浸泡120min。将薄膜上的二价 钯(II)还原为零价钯(0)。重复上述步骤五次,即可在云母片的表面形成五层薄膜。钯的 价态和含量通过X-射线光电子能谱(XPS)和等离子发射光谱(ICP)等分析方法测定。用 扫描电镜观察钯五层薄膜的形貌。
[0023] 实施例3
[0024]用真空蒸镀法在洁净的云母片基底材料表面采喷涂一层金薄膜。然后用高压真空 枪在金薄膜表面喷涂一层含10mg/mL的鱼精蛋白水溶液后,干燥。再用高压真空枪在鱼精 蛋白薄膜表面喷涂一层含在2. Ommol/L的醋酸钯水溶液中后,干燥。将上述负载有钯的云 母片基底材料放入15mmol/L的柠檬酸钠水溶液中,在45°C浸泡480min。将薄膜上的二价 钯(II)还原为零价钯(0)。重复上述步骤五次,即可在云母片的表面形成五层薄膜。钯的 价态和含量通过X-射线光电子能谱(XPS)和等离子发射光谱(ICP)等分析方法测定。用 扫描电镜观察钯五层薄膜的形貌。
[0025] 实施例4
[0026] 用真空蒸镀法在洁净的云母片基底材料表面采喷涂一层金薄膜。然后用高压真空 枪在金薄膜表面喷涂一层含5. Omg/mL的鱼精蛋白水溶液后,干燥。再用高压真空枪在鱼精 蛋白薄膜表面喷涂一层含在3. Ommol/L的PdCl2水溶液中后,干燥。将上述负载有钯的云 母片基底材料放入lOmmol/L的柠檬酸钠水溶液中,在60°C浸泡36min。将薄膜上的二价钯 (II)还原为零价钯(0)。重复上述步骤五次,即可在云母片的表面形成五层薄膜。钯的价 态和含量通过X-射线光电子能谱(XPS)和等离子发射光谱(ICP)等分析方法测定。用扫 描电镜观察钯五层薄膜的形貌。
[0027] 以实施例1和实施例3制备的钯鱼精蛋白薄膜为例,进行催化反应:
[0028] 使用上述实施例1制备的钯鱼精蛋白多层薄膜为催化剂进行催化反应,反应条件 为:将对碘苯乙醚(1.0 mmol)、对甲基苯硼酸(1.2mmol)和K2CO3 (3. Ommol)在空气氛围中于 Et0H/H20 (3mL/4mL)的混合溶剂中反应,反应温度为50°C,反应时间为4h。采用柱层析法分 离产物,产率为99%。反应简式如下:
[0029]
【主权项】
1. 一种钯鱼精蛋白多层薄膜,其特征在于,所述薄膜是由鱼精蛋白和钯盐复合而成,包 括以下制备步骤: 1) 用真空蒸镀法在洁净的云母片基底材料表面采喷涂一层金薄膜; 2) 用高压真空枪在上述金薄膜表面喷涂一层含鱼精蛋白的水溶液后,干燥; 3) 用高压真空枪在上述鱼精蛋白薄膜表面喷涂一层含钯盐水溶液后,干燥; 4) 将上述负载有钯的云母片基底材料放入还原剂中,溶液温度为30~60°C,浸泡 120~720min ;通过控制反应时间和温度,将二价钯(II)还原为零价钯(0),钯的价态和含 量通过X-射线光电子能谱(XPS)和等离子发射光谱(ICP)测定; 5) 重复上述2)、3)和4)步骤,在云母片表面形成多层薄膜,即为复合多层薄膜。
2. 根据权利要求1所述的钯鱼精蛋白多层薄膜,其特征在于,所述的鱼精蛋白水溶液 的浓度为5. 0~15mg/mL。
3. 根据权利要求1所述的钯鱼精蛋白多层薄膜,其特征在于,所述钯盐为氯化钯或醋 酸钮,钮的水溶液浓度为I. 0~5. Ommol/L。
4. 根据权利要求1所述的钯鱼精蛋白多层薄膜,其特征在于,所述还原剂为硼氢化钠, 梓檬酸钠等,还原剂的浓度为10~20mmol/L。
【专利摘要】本发明公开了一种钯鱼精蛋白多层薄膜及其制备方法,通过层层组装法在云母片材料的表面获得多层复合薄膜,制备过程简单,成本低,适合大量生产;在功能薄膜制备方面能够控制产物的成分及形貌,对成膜基质没有特殊限制,不需要专门的设备,制备的薄膜具有良好的化学稳定性,薄膜的组成和厚度可调控等。制备的复合多层薄膜是一种含有钯的功能性薄膜,可用于催化偶联反应,催化效率高,产率可达90~99%,因而该薄膜具有广泛的应用前景。
【IPC分类】C07C43-205, B01J35-02, B01J31-02, C07C41-30
【公开号】CN104722333
【申请号】CN201510059832
【发明人】赵永丽, 李星, 赵秀华, 赵亚云
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月5日
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1