[发明专利]一种金纳米颗粒-薄膜复合催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明属于催化剂材料的制备领域，涉及一种金纳米颗粒‑薄膜复合催化剂的制备方法及其应用。本发明通过辉光放电处理hIAPPsubgt;20‑29/subgt;与氯金酸混合溶液制备的金纳米颗粒‑薄膜复合催化剂Au/hIAPPsubgt;20‑29/subgt;，并应用于催化对硝基苯酚产生对氨基苯酚。本发明所制备的Au/hIAPPsubgt;20‑29/subgt;纳米复合膜催化剂结构均匀可控，且具有较好的催化效果，同时通过改变多肽和氯金酸溶液的浓度比值，可制备不同尺寸的金纳米颗粒附着于多肽膜上，具有不同的催化速率。

技术领域

本发明属于催化剂材料的制备领域，涉及一种金纳米颗粒-薄膜复合催化剂的制备方法及其应用，特指通过辉光放电处理hIAPP_20-29与氯金酸混合溶液制备的金纳米颗粒-薄膜复合催化剂(Au/hIAPP_20-29)，并应用于催化对硝基苯酚产生对氨基苯酚。

背景技术

近年来，随着工业化进程的不断深入，我国的水污染问题变得愈发严重。对硝基苯酚(4-NP)在工业废水中难以降解，是废水中的最主要的污染物之一。国内外已经提出了几种去除对硝基苯酚的方法，主要包括吸附、光催化、高级氧化工艺、催化化学氧化和硝基还原。其中对硝基苯酚催化加氢合成对氨基苯酚(4-AP)就是代表性反应，其产物对氨基苯酚是一种工业中重要的中间体，在化工、制药、染料和橡胶等工业中有多种应用。近年来，已有多种催化剂应用于催化对硝基苯酚，而贵金属催化剂有着更高的催化活性，选择性，性质稳定等突出优势，成为了目前研究的热点。

贵金属纳米粒子由于其表面张力容易发生聚集，聚集行为会严重影响催化剂的催化活性，而载体的加入则能有效防止贵金属纳米颗粒聚集的发生。多肽作为贵金属催化剂载体具有诸多优势，包括较好的生物相容性和可降解性，自组装结构的多样性，特定官能团能与金属粒子之间的良好相互作用等等，大量的研究表明多肽模板合成的贵金属催化剂具备比传统载体更高的催化活性。但是目前应用于催化的多肽序列仍然较少，且现有催化剂的制备条件复杂，结构调控困难，不能够方便地解决金属颗粒相互聚集的问题，因此为了得到催化效果更好的催化剂，需要做更深一步的探索。

发明内容

本发明通过辉光放电处理hIAPP_20-29与氯金酸混合溶液一步合成金纳米颗粒-薄膜复合催化剂(Au/hIAPP_20-29)，并应用于催化对硝基苯酚，对催化对硝基苯酚产生对氨基苯酚有高的催化转化率与较低的反应能级。该催化剂制备方法简单，且对对硝基苯的催化有很好的催化活性。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种Au/hIAPP_20-29纳米复合膜催化剂，Au纳米颗粒均匀的嵌于多肽薄膜上，具体制备方法如下：

(1)将六氟异丙醇加入到多肽hIAPP_20-29冻干粉末中配制成多肽溶液，将其放到摇床上，360rpm，摇晃20～24h，直到多肽溶液变为澄清透明；

(2)取一定量步骤(1)获得的多肽溶液加入到容器中，并用石腊膜密封，接着在石腊膜上扎若干个小孔，放于真空干燥箱中干燥，干燥温度为25℃，蒸发其中的六氟异丙醇溶液，待干燥结束后取出；

(3)取出步骤(2)干燥后的多肽样品，直接加入HAuCl₄溶液，配制成hIAPP_20-29氯金酸混合溶液，超声5s，振荡30s，重复多次直至多肽完全溶解；

(4)将步骤(3)溶解后的混合溶液移入石英舟中，进行辉光放电处理，功率设置为300～600W，氮气流量设置为100sccm，抽真空25～35s，处理3～7min，处理完成后，放入37℃，360rpm的摇床中孵育24h。

步骤(1)中，所述多肽溶液中，多肽hIAPP_20-29和六氟异丙醇的配制比为5mg:1mL。