[发明专利]一种磁性纳米催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贵金属钯纳米粒子沉积于磁性核壳催化剂的制备方法，尤其涉及贵金属钯纳米粒子是采用还原性多酸制备的。

背景技术

贵金属纳米粒子由于其特殊的化学活性和纳米性能，显示出与大块固体不同的化学、光学、电学、催化和磁学性能，尤其在催化剂的开发领域贵金属纳米粒子及其复合材料受到了广泛的关注。但是贵金属资源有限，贵金属纳米粒子合成条件比较苛刻，以及贵金属纳米粒子作为催化剂实用难以回收利用而造成的催化剂损耗也比较大。

杂多酸是一类具有独特催化性能的多金属含氧酸盐簇合物，然而大多数多酸都易于溶剂，因此常作为均相催化剂应用于催化反应的研究。例如在光催化分解水制氢气和氧气，光催化有机染料降解，催化氧化醇类和汽油脱硫及酸催化酯化反应体系中，多酸作为催化剂都显示除了很好地催化性能，但是催化剂回收利用问题仍是一个难题。多酸可以同时做还原剂、稳定剂和催化剂。近些年，多金属氧酸离子在合成贵金属纳米粒子引起了广泛的兴趣，并成为一个热点研究领域。因为多金属氧酸粒子具有可逆的氧化还原性，利用还原性的多酸还原贵金属纳米粒子前驱体的方法合成贵金属纳米离子的方法，在常温常压下的水溶液中进行不仅合成过程绿色环保，而且合成方法简单实用。

磁性Fe₃O₄纳米颗粒因具有强磁性，可以利用外磁场快速分离。同时对其表面可以包覆一层其他的材料制备成磁性核壳结构的材料，既可以降低磁性颗粒间的相互团聚，又能赋予磁性颗粒另一种功能材料。以磁性核壳材料作为催化剂载体，负载具有催化活性的贵金属及多酸制备成磁性易回收的非均相催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化活性高，并可回收利用的Pd负载多酸复合磁性纳米催化剂的制备方法。

本发明的实现过程如下：

一种磁性纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备介孔二氧化钛包覆的球型四氧化三铁Fe₃O₄@mTiO₂；

（2）采用电化学法将磷钼酸还原成具有还原性的磷钼酸r-H₃PMo₁₂O₄₀；

（3）采用浸渍法将还原性的磷钼酸负载于磁性Fe₃O₄@mTiO₂载体上，得到Fe₃O₄@mTiO₂@r-PMo₁₂；

（4）将Fe₃O₄@mTiO₂@r-PMo₁₂浸渍于氯化钯溶液中，利用磷钼酸还原性将Pd²⁺还原，原位沉积Pd纳米粒子得到Fe₃O₄@mTiO₂@ PMo₁₂/Pd⁰催化剂。

上述步骤（1）中，所述Fe₃O₄@mTiO₂中，Fe₃O₄直径为200-250nm球型颗粒，包覆厚度为10-50nm介孔二氧化钛。

上述步骤（2）中，磷钼酸H₃PMo₁₂O₄₀浓度为5.00-15.0mmol/L的水溶液。

上述步骤（2）中，所用电化学还原法采用三电极电解槽，电流为2-8mA，电压为2-8V，电解时间为4-8 h。

上述步骤（3）中，负载时 Fe₃O₄@mTiO₂的质量浓度为0.50-1.50g/L，负载时间为6-12h。

上述步骤（4）中，PdCl₂浓度为1.0-5.0 mmol/L 水溶液。

上述制备方法制备得到的磁性纳米催化剂在催化降解水中的硝基苯酚中的应用。

本发明的优点与积极效果：本发明利用杂多酸多酸水溶液作为还原剂，常温下还原氯化钯制备贵金属钯纳米粒子，制备条件温和； 贵金属钯纳米粒子沉积于磁性核壳载体上得到复合型催化剂，能够有效解决多酸和贵金属纳米粒子的回收困难的问题；同时各个组分间的协同效应可以提高原材料的催化性能。

附图说明

图1 是Pd纳米粒子原位沉积于多酸负载的磁性纳米核壳催化剂的制备流程图；