[发明专利]TiO2负载Ni-Au-Pt纳米复合金属催化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiO₂负载Ni-Au-Pt纳米复合金属催化剂的制备方法和应用，属于Ni-Au-Pt纳米合金催化剂及应用技术。

背景技术

金属氧化物负载金属纳米颗粒催化剂由于其良好的选择性，已经越来越多地应用于各种化学合成中。利用过渡金属氧化物作为载体，将各种金属纳米颗粒或者多种金属纳米颗粒混合物负载在氧化物表面而制成的催化剂具有良好的催化活性。西班牙科学家Corma等在2008年将负载在二氧化钛和四氧化三铁上的金纳米颗粒作为催化剂成功的应用在了含硝基的化合物的加氢还原中，并证明了他们对含有碳碳双键、醛基、腈基等可还原性基团的硝基芳香化合物的还原都具有良好的选择性。由此掀起了人们对负载型催化剂新一轮的研究热潮。其中，TiO₂负载的纳米金催化剂(Au/TiO₂)由于其良好的催化活性及选择性而成为人们研究的热点，并成功应用于多个还原反应中。现有的专利一般是制备单一的负载型催化剂，然而，由于金的价格较高，不利于该催化剂的工业化，而且金的催化活性不高，反应时间往往较长，而且金纳米颗粒在使用过程中会逐渐聚集从而降低该催化剂的活性和选择性。

DSD酸为英文4，4′-Diaminostilbene-2，2′-disulfonic acid的简称，中文名为4，4′-二氨基二苯乙烯-2，2′-二磺酸，又称茋氏酸。DSD酸是制造荧光剂、增白剂、防蛀剂的一种重要中间体，全世界的年含量在10万吨左右。DSD酸由4，4′-二硝基二苯乙烯-2，2′-二磺酸(DNS)的钠盐通过还原来制备，传统的还原方法采用铁粉还原，需加入大量添加剂，劳动强度大，而且对环境污染严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiO₂负载Ni-Au-Pt纳米复合金属催化剂及其制备方法和应用，该方法制得的TiO₂负载Ni-Au-Pt纳米合金催化剂用于由DNS钠盐氢化还原制备DSD酸过程中，选择性高，该催化剂制备方法过程简单。

本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种TiO₂负载Ni-Au-Pt纳米复合金属催化剂，该催化剂以商业化的TiO₂P25纳米颗粒为载体，其特征在于，在TiO₂载体上负载质量为TiO₂质量的2.5～3.5％的Ni-Au-Pt纳米复合金属，其中Ni∶Au∶Pt的摩尔比为1∶0.2～0.4∶0.1～0.4。

上述的TiO₂负载Ni-Au-Pt纳米复合金属催化剂的制备方法，其特征在于包括以下过程：

采用浸渍法，首先按Ni∶Au∶Pt的摩尔比为1∶0.2～0.4∶0.1～0.4及三种金属的总质量占载体TiO₂质量的2.5～3.5％计，将Ni(NO₃)₂，HAuCl₄和H₂PtCl₆三种前躯体混合并溶解在去离子水中，向溶液中加入载体商业化的TiO₂ P25，于温度25～30℃条件下放置陈化10～15h，然后在温度100～120℃条件下真空干燥2～3h后，再将其放入马弗炉中，以2℃/min的升温速率升至温度500～600℃下煅烧2～3h，冷却后，将所得固体于温度200～220℃下用100mL/min的H₂∶N₂＝1∶3～4的混合气流还原1.5～2.5h，制得TiO₂负载Ni-Au-Pt纳米复合金属催化剂。

上述的催化剂或上述方法制备的催化剂应用，用于催化氢化还原DNS钠盐制备DSD酸的反应中，所用还原剂为氢气，还原过程清洁，对环境友好，选择性和产率都很高，而且催化剂能重复利用。

本发明的优点在于，催化剂的制备过程采用最常用的浸渍法，制备过程工艺简单，易于实现工业化。载体TiO₂ P25是一种商业化的纳米颗粒，来源广泛。而且被负载金属的主体为金属Ni，价格便宜。Au元素的加入使得反应过程中无羟胺等副产物的生成，Pt元素的加入提高了催化剂活性，加快了反应速度，有效地降低生产成本。该催化剂在还原制备DSD酸的过程中，催化剂用量少，无需另外加入添加剂，选择性和产率都高，氢气的使用使得反应过程基本无废弃物生成，清洁。催化剂能循环利用。

具体实施方式

实施例1