[發明專利]一種磁性納米催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710147772.1
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107008478A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 薛崗林;董新博;武攀峰;張溪
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B01J27/19
• 分類號: B01J27/19;C02F1/00;C02F101/38
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明涉及一種貴金屬鈀納米粒子沉積于磁性核殼催化劑的制備方法，尤其涉及貴金屬鈀納米粒子是采用還原性多酸制備的。

背景技術

貴金屬納米粒子由于其特殊的化學活性和納米性能，顯示出與大塊固體不同的化學、光學、電學、催化和磁學性能，尤其在催化劑的開發領域貴金屬納米粒子及其復合材料受到了廣泛的關注。但是貴金屬資源有限，貴金屬納米粒子合成條件比較苛刻，以及貴金屬納米粒子作為催化劑實用難以回收利用而造成的催化劑損耗也比較大。

雜多酸是一類具有獨特催化性能的多金屬含氧酸鹽簇合物，然而大多數多酸都易于溶劑，因此常作為均相催化劑應用于催化反應的研究。例如在光催化分解水制氫氣和氧氣，光催化有機染料降解，催化氧化醇類和汽油脫硫及酸催化酯化反應體系中，多酸作為催化劑都顯示除了很好地催化性能，但是催化劑回收利用問題仍是一個難題。多酸可以同時做還原劑、穩定劑和催化劑。近些年，多金屬氧酸離子在合成貴金屬納米粒子引起了廣泛的興趣，并成為一個熱點研究領域。因為多金屬氧酸粒子具有可逆的氧化還原性，利用還原性的多酸還原貴金屬納米粒子前驅體的方法合成貴金屬納米離子的方法，在常溫常壓下的水溶液中進行不僅合成過程綠色環保，而且合成方法簡單實用。

磁性Fe₃O₄納米顆粒因具有強磁性，可以利用外磁場快速分離。同時對其表面可以包覆一層其他的材料制備成磁性核殼結構的材料，既可以降低磁性顆粒間的相互團聚，又能賦予磁性顆粒另一種功能材料。以磁性核殼材料作為催化劑載體，負載具有催化活性的貴金屬及多酸制備成磁性易回收的非均相催化劑。

發明內容

本發明的目的是提供一種催化活性高，并可回收利用的Pd負載多酸復合磁性納米催化劑的制備方法。

本發明的實現過程如下：

一種磁性納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備介孔二氧化鈦包覆的球型四氧化三鐵Fe₃O₄@mTiO₂；

（2）采用電化學法將磷鉬酸還原成具有還原性的磷鉬酸r-H₃PMo₁₂O₄₀；

（3）采用浸漬法將還原性的磷鉬酸負載于磁性Fe₃O₄@mTiO₂載體上，得到Fe₃O₄@mTiO₂@r-PMo₁₂；

（4）將Fe₃O₄@mTiO₂@r-PMo₁₂浸漬于氯化鈀溶液中，利用磷鉬酸還原性將Pd²⁺還原，原位沉積Pd納米粒子得到Fe₃O₄@mTiO₂@ PMo₁₂/Pd⁰催化劑。

上述步驟（1）中，所述Fe₃O₄@mTiO₂中，Fe₃O₄直徑為200-250nm球型顆粒，包覆厚度為10-50nm介孔二氧化鈦。

上述步驟（2）中，磷鉬酸H₃PMo₁₂O₄₀濃度為5.00-15.0mmol/L的水溶液。

上述步驟（2）中，所用電化學還原法采用三電極電解槽，電流為2-8mA，電壓為2-8V，電解時間為4-8 h。

上述步驟（3）中，負載時 Fe₃O₄@mTiO₂的質量濃度為0.50-1.50g/L，負載時間為6-12h。

上述步驟（4）中，PdCl₂濃度為1.0-5.0 mmol/L 水溶液。

上述制備方法制備得到的磁性納米催化劑在催化降解水中的硝基苯酚中的應用。

本發明的優點與積極效果：本發明利用雜多酸多酸水溶液作為還原劑，常溫下還原氯化鈀制備貴金屬鈀納米粒子，制備條件溫和； 貴金屬鈀納米粒子沉積于磁性核殼載體上得到復合型催化劑，能夠有效解決多酸和貴金屬納米粒子的回收困難的問題；同時各個組分間的協同效應可以提高原材料的催化性能。

附圖說明

圖1 是Pd納米粒子原位沉積于多酸負載的磁性納米核殼催化劑的制備流程圖；