[发明专利]一种二氧化钛包覆金纳米笼结构的复合催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种二氧化钛包覆金纳米笼结构的复合催化剂，其特征在于，所述复合催化剂包括内核和外层，所述内核是粒径为200～500nm的中空金纳米笼，所述外层是厚度为5～20nm的纳米二氧化钛包覆层。

2.一种二氧化钛包覆金纳米笼结构的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)抗坏血酸还原法制备Cu₂O八面体：将NaOH溶液、CuCl₂·H₂O溶液、柠檬酸钠溶液、PVP混合后搅拌0.5～1h，滴加抗坏血酸，滴加完毕，混合溶液在25～60℃下熟化2～3h，冷却洗涤后得到Cu₂O八面体；

所述混合溶液中NaOH溶液浓度为0～2mol/L，CuCl₂·H₂O溶液浓度为0～10mmol/L，柠檬酸钠溶液浓度为0～3.4mmol/L，PVP分子量为30000～60000，质量为0～4g；

(2)水热法包覆TiO₂层：将步骤1)中得到的Cu₂O八面体分散到水溶液中，与0～0.6mL的TiF₄混合，180～200℃下水热反应0.5～1h，得到二氧化钛包覆的Cu₂O，即，Cu₂O@TiO₂；

其中，Cu₂O八面体的质量为0～0.01g，TiF₄溶液浓度为0.01～0.05mol/L；

(3)氧化还原法制备Cu₂O@Au@TiO₂：将步骤(2)中得到的Cu₂O@TiO₂分散在0～1wt％的PVP水溶液中，在30～60℃下加入0～1.5mL10～20mmol/L的HAuCl₄溶液，反应1～2h，离心洗涤得到产物Cu₂O@Au@TiO₂；

上述Cu₂O@TiO₂质量为0～0.01g，PVP分子量为30000～60000，质量为0～4g；

(4)酸碱刻蚀法去除Cu₂O模板：将步骤(3)得到的Cu₂O@Au@TiO₂浸入含1wt％PVP的HNO₃溶液中8～14h，离心洗涤得到所述二氧化钛包覆金纳米笼结构的复合催化剂，即，Au@TiO₂催化剂；

上述Cu₂O@Au@TiO₂质量为0～0.1g，PVP分子量为30000～60000，质量为0～4g，HNO₃溶液浓度为0.1～0.3mol/L；

其中，步骤(1)～(4)中各反应组分的含量均不为0。

3.权利要求1所述二氧化钛包覆金纳米笼结构的复合催化剂的应用，其特征在于，用于对4-硝基苯酚的催化反应。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述催化反应的时间为5～12min时，4-硝基苯酚的转化率超过80％。

5.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于，所述催化反应的过程如下：将所述二氧化钛包覆金纳米笼结构的复合催化剂分散在5～10mL的去离子水中，取1mL溶液加入到24mL含4-硝基苯酚和硼氢化钠的水溶液中，在室温下搅拌，每隔一分钟记录一次UV-Vis光谱；

其中，所述二氧化钛包覆金纳米笼结构的复合催化剂的质量为0～0.1g且不为0，4-硝基苯酚浓度为10^-4～10^-5M，硼氢化钠浓度为0.1～0.5M。