[发明专利]催化剂载体及其应用

说明书

技术领域

本发明属于贵金属陶瓷催化剂技术领域，尤其涉及一种催化剂载体及其在光催化法增加贵金属陶瓷催化剂体活性中的应用。  

背景技术

纳米贵金属催化剂已经成为当今世界的研究热点，因其具有比表面积大，表面能高，晶体内扩散通道短，表面催化活性位多，吸附能力强等优点，可以控制反应速率，如Pt纳米颗粒；但在制备方法中现在应用较多的是多元醇法制备Pt纳米颗粒，其中Pt原料为六水合氯铂酸盐，还原剂为乙二醇，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）。PVP包覆在Pt纳米颗粒表面，可以稳定Pt纳米颗粒。但加入的表面活性剂越多，纳米颗粒粒径越小，导致纳米催化剂的催化活性也显著降低[3]，这因为PVP过多的包覆在Pt纳米颗粒表面，掩盖了其催化活性位点。所以需要寻求一种方法来增加其活性位点。（[3]杨玉琴，邹翠娥，杜玉扣. 两种制备铂纳米颗粒方法的比较[J ]， 化学研究， 2004， 15 (4) : 17～19.）。 

陶瓷纳米纤维因为其耐高温，耐腐蚀，且比表面积大，易吸附的性能，现在被作为催化剂载体广泛研究。而与其他载体相比，陶瓷金属氧化物不仅可以作为载体还是很好的光催化剂，受具有一定能量的光子激发下能使分子轨道中的电子离开价带跃迁至导带。从而在材料价带形成光生空穴，在导带形成光生电子。由于光生电子和光生空穴都有很强的能量，远远高出一般高分子的分子链的强度，则可以轻易将高分子分解；所以，空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的高分子的电子，使原本不吸收光的物质被直接氧化分解。但是光生电子在到达导带开始向颗粒表面活动的过程中很容易与光生空穴复合，以及对可见光的利用率很低等缺点，因此需要其他物质来改性即修饰光催化剂。[4]（[4] Li E J， Zhang Q， Li W H， et al. Bismuth-containing semiconductor photocatalysts [J]. Progress in Chemistry， 2010， 22: 2282- 2289.）。 

然而，本发明的目的是通过用石墨烯掺杂修饰陶瓷氧化物半导体材料，进而促进了其在载体方面的更加应用广泛；同时用光催化剂可以使PtCl₆^2-被还原为Pt纳米颗粒而且使包裹在Pt纳米颗粒表面的表面活性剂发生分解，使Pt颗粒表面的活性位点更多的裸露出来。  

发明内容

解决的技术问题：本发明针对现有催化剂载体活性位点少的缺陷，提供一种催化剂载体及其在光催化法增加贵金属陶瓷催化剂体活性中的应用。 

技术方案：催化剂载体，包括有金属氧化物以及掺杂的石墨烯。 

所述金属氧化物为颗粒或纤维状的α﹣Fe₂O₃、TiO₂或Al₂O₃等陶瓷纳米半导体材料。 

所述金属氧化物为具有光催化活性的载体。 

所述金属氧化物颗粒或纤维是通过静电纺丝法制备，氧化石墨烯是通过Hummer法制备。 

所述掺杂石墨烯的金属氧化物中金属氧化物与石墨烯的质量比例为20-1。 

所述掺杂石墨烯的金属氧化物的掺杂方法为水热法。 

所述催化剂载体在光催化法增加贵金属陶瓷催化剂体活性中的应用。 

催化剂载体在光催化法增加贵金属陶瓷催化剂体活性中的应用，步骤为：配制催化剂载体溶液：将催化剂载体溶于水和甲醇的混合溶液中，催化剂载体的浓度为0.1 -10mg/mL，水与甲醇的体积比例为1/3-3；分别配制氯铂酸和表面活性剂的水溶液，所述氯铂酸的水溶液的浓度为100-1mg/mL，所述表面活性剂的水溶液的浓度为100-1mg/mL；然后将等体积氯铂酸和表面活性剂的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的质量比例为20-0.1，表面活性剂与催化剂载体的质量比例为20-0.1；注入的同时用光照射溶液15~90min。 

所述所述表面活性剂为PVP或PVA。 

所述光照射使用的光源为紫外光或可见光；催化剂载体上Pt纳米颗粒的大小为1-5nm。 

有益效果：本发明提供了一个简单而有效的催化剂载体，并且利用该催化剂载体，采用光催化方法来提高金属催化剂的活性位点。通过做紫外光谱测试，与未光照的催化剂相比，光照后催化剂的催化活性有了明显的提高。  

附图说明