催化劑廣泛應(yīng)用于化學(xué)化工和工業(yè)生產(chǎn)中，在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位。納米催化劑尺寸小、比表面積大、表面活性高，具有優(yōu)異的催化性能，近年來引起人們的廣泛興趣和關(guān)注。但其中一個難題是，在液相催化反應(yīng)體系中，當(dāng)催化反應(yīng)完成后，納米催化劑粉體很難從液相反應(yīng)體系中分離出來，使得催化劑的回收利用很困難，并且回收成本高。另外，催化劑納米顆粒在液相反應(yīng)體系中，容易發(fā)生嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致催化劑的催化性能顯著降低。
 

　　近，*上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰和助理研究員熊志超等在新型無機(jī)耐火紙的研究工作基礎(chǔ)上，在常溫下的水溶液中，通過在羥基磷灰石超長納米線上原位生長金納米顆粒，成功地研制出具有良好柔韌性的新型層狀結(jié)構(gòu)催化耐火紙。該催化耐火紙中納米金催化劑的負(fù)載量可控并且分散均勻，可有效防止金納米顆粒團(tuán)聚，提高催化活性。此外，在新型催化耐火紙中，羥基磷灰石超長納米線通過自組裝形成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)，在催化反應(yīng)中可大大提高反應(yīng)物流動通過時與納米催化劑的接觸機(jī)會，可顯著提高催化效率。新型催化耐火紙容易實(shí)現(xiàn)從液相反應(yīng)體系中的分離和循環(huán)利用，在催化反應(yīng)完成后，只要將催化耐火紙從溶液中取出，就可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)納米催化劑的回收再利用，可以大大降低成本。更重要的是，新型催化耐火紙具有優(yōu)異的耐高溫和耐火性能，即使在火中長時間灼燒仍然可以保持完好。新型催化耐火紙具有良好的高溫催化穩(wěn)定性，高溫處理后仍然能夠保持高催化活性。此外，新型催化耐火紙可以多次循環(huán)使用和長時間使用，并且仍然能夠保持高催化活性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在英國化學(xué)會《材料化學(xué)期刊A》(Journal of Materials Chemistry A, 6, 5762–5773 (2018))雜志上。
 

　　新型層狀結(jié)構(gòu)催化耐火紙?jiān)谶B續(xù)流動催化反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。實(shí)驗(yàn)表明，在室溫下，含有4-硝基苯酚和硼氫化鈉的水溶液只要傾倒在新型催化耐火紙上，就像水溶液過濾一樣很快流過催化耐火紙，催化反應(yīng)就完成了，4-硝基苯酚就轉(zhuǎn)變?yōu)?-胺基苯酚，催化反應(yīng)快速并且催化效率很高(——100%)。同樣，采用連續(xù)流動催化反應(yīng)，新型催化耐火紙也可對多種有機(jī)染料例如羅丹明B、甲基橙等實(shí)現(xiàn)快速降解，被有機(jī)染料污染的水溶液只要倒在催化耐火紙上快速流過，就可實(shí)現(xiàn)污水的連續(xù)快速凈化。此外，研究團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了羥基磷灰石超長納米線的10升級反應(yīng)釜的放大制備和大尺寸新型層狀結(jié)構(gòu)催化耐火紙的制備，所制備的大尺寸催化耐火紙具有良好的均勻性和可重復(fù)的高催化活性。
 

　　羥基磷灰石超長納米線基新型無機(jī)耐火紙是一種優(yōu)異的耐高溫催化劑載體，可以實(shí)現(xiàn)對多種納米催化劑的負(fù)載、均勻分散和緊密固定。制備的新型層狀結(jié)構(gòu)催化耐火紙具有優(yōu)異的耐高溫性能，特別適用于在高溫下多種液相和氣相催化反應(yīng)，并且可多次循環(huán)利用和長時間使用，在化學(xué)工程、工業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)廢氣凈化、汽車尾氣凈化、污水處理等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
 

　　該研究工作得到國家自然科學(xué)基金委和上海市科委等資助。