[发明专利]介孔TiO2负载纳米铁催化剂的制备方法

权利要求书

1.一种介孔TiO₂负载纳米铁催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）钛酸丁酯水解缓冲液的配制

将2.13ml质量分数为36%～38%的浓盐酸，加入到已装有无水乙醇溶剂的250mL容量瓶中配制成0.1mol/L的盐酸乙醇溶液作为钛酸丁酯水解缓冲液；

（2）介孔TiO₂催化剂的制备

制备介孔TiO2所需反应物包括有，EO₂₀PO₇₀EO₂₀（P123），钛酸丁酯，无水乙醇，蒸馏水，钛酸丁酯缓冲溶液；

制备时以EO₂₀PO₇₀EO₂₀（P123）为表面活性剂，采用水热合成法制备介孔TiO₂，反应物的体积比为：钛酸丁酯：无水乙醇：无水乙醇+蒸馏水：钛酸丁酯水解缓冲溶液=10:10:5+2.1:1-5；操作步骤如下：

1）将1-3g表面活性剂和无水乙醇置于烧杯中，在室温下搅拌，使得表面活性剂充分溶解，得到溶解有表面活性剂的无水乙醇溶液；搅拌下，向溶解有表面活性剂的无水乙醇溶液中滴加钛酸丁酯，滴加完毕后，继续搅拌30-40min，使的钛酸丁酯与溶解有表面活性剂的无水乙醇溶液充分混合，得到的混合液记为X组分；

2）将无水乙醇、蒸馏水和1-5ml钛酸丁酯缓冲溶液置于梨型分液漏斗中充分混合，并记为Y组分；

3）将所述X组分置于磁力搅拌器上，开启磁力搅拌器以1000-1800rpm强烈搅拌，将所述Y组分逐滴加入到X组分中，持续搅拌1-2h，将上述溶液转移到不锈钢水热反应釜，密封后在50℃-120℃温度下晶化1-4h；反应结束后使不锈钢水热反应釜在3-10min内快速冷却至室温，将得到的混合液过滤，并用去离子水和乙醇分别冲洗三遍，在60℃-80℃下干燥；

4）将上述干燥后的产物，采用两步加热法去除表面活性剂，先在空气气氛下130℃-200℃焙烧1-2h，然后继续升温350℃-500℃煅烧2-4h；

5）将煅烧后的产物从马弗炉中取出、冷却，经研磨、过筛即可得到孔道有序性的介孔TiO₂催化剂；

（3）介孔TiO₂负载纳米铁催化剂的制备

采用液相还原法：对FeSO₄的乙醇-水溶液体系，采用滴加强还原剂KBH₄或NaBH₄对Fe²⁺进行还原制得纳米铁微粒；

1）制备原料:FeSO₄·7H₂O、上述已制备的介孔TiO₂催化剂、NaBH₄或KBH₄、蒸馏水、无水乙醇、NaOH、氮气；

2）在15℃-35℃温度下，将0.73g-6.23g上述已制备的介孔TiO₂催化剂与100ml0.2mol/L FeSO₄·7H₂O水溶液置于三口烧瓶中，密封，并标记为A组分；将组分A置于磁力搅拌器上，向三口烧瓶中通入氮气保护并对A组分超声分散10min，开启磁力搅拌，使组分A混合均匀；

3）配制100ml0.4mol/L NaBH₄或KBH₄溶液，并用NaOH调节pH为9-10，制成弱碱性NaBH₄或KBH₄溶液，并标记为B组分；

4）向上述A组分中加入50ml的无水乙醇，搅拌均匀，然后在氮气气氛的保护下，将配制的B组分逐滴滴加至A组分中，滴加速度为60-90滴/min，待滴加完毕后，持续搅拌反应60min，静置30min，过滤，得到黑色沉淀颗粒，将黑体沉淀颗粒用蒸馏水洗涤2-5次，再超声分散30min后，用无水乙醇洗涤3-5次，将洗涤后的黑色沉淀颗粒置于真空、干燥箱中烘干6h-8h取出，即得介孔TiO₂负载纳米铁催化剂，在无氧条件下密封保存。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）中所述热处理去除表面活性剂分两步加热，首先在低温130℃-200℃下使模板剂充分分解断链，然后再在高温350℃-500℃下氧化脱除，从而降低焙烧过程对介孔结构完整性的破坏。