[发明专利]负载型纳米金催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载型纳米金催化剂的制备方法。 

背景技术

负载型纳米金催化剂在许多重要的选择性氧化反应中显示了优异的催化性能, 然而尺寸极小的金粒子具有较大的表面自由能和较低的熔点, 在没有空间阻隔的情况下会发生快速的自身聚集使得金粒子尺寸急剧增大, 从而失去催化活性。因此, 负载型纳米金催化剂中载体的物理化学性质, 如结构组成、对金物种的亲和力及金粒子与载体之间的相互作用等对最终负载型纳米金催化剂的催化活性及稳定性起着关键性的作用。与传统的负载型纳米金催化剂载体, 如金属氧化物或活性碳相比，介孔材料具有较规则的孔道结构, 而且织构性质高度可控，更为重要的是，介孔材料有可裁剪的表面及结构, 可根据需求来合成任务特定型的材料，这为合理设计合成负载型纳米金催化剂载体提供了可能。 

发明人在此之前合成了一种含离子液体片段和硫醚的桥接有机硅前躯体并将其复合到介孔材料中，由于硫有机组分在材料中均匀分布, 金纳米粒子可以在其中高度分散, 所得纳米金催化剂在以双氧水为氧化剂的烯烃环氧化反应中表现出了极高的催化活性和稳定性；然而, 上述催化剂中含离子液体片段和硫醚的桥接有机硅前躯体合成十分复杂而且金锚点性质单一, 催化剂的催化活性与催化剂稳定性相互制约。

最近, 发明人结合螯合树脂与介孔材料在贵金属富集分离的优势, 合成了一系列新型新型的三聚氰胺-甲醛-硫脲树脂/SBA-15复合材料，在30 ^oC下, 该复合材料对Au(III)的饱和吸附量达到3.04 mmol·g, 这暗示此类材料有可能是很好的纳米金催化剂的载体。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种催化活性和稳定性好，可以用廉价的化学制备的负载型纳米金催化剂的制备方法. 

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种负载型纳米金催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 

步骤一

在50-70^oC条件下, 称取15-23%的聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物溶液溶解于去离子水形成混浊的溶液A；

步骤二

将13-17%的甲醛制备成浓度为 37 wt.%的甲醛水溶液后，再与去离子水混合得到混浊的溶液B, 再用氢氧化钠水溶液调整溶液B的pH值至8.5-9.0, 然后加入8-14%的三聚氰胺和5-9%的硫脲, 在50-70^oC下搅拌1-3小时得到溶液C；

步骤三

将溶液A倒入溶液C中搅拌2-3小时, 得到溶液D，在溶液D搅拌期间, 将35-45%的水玻璃溶于去离子水, 在室温下搅拌约25-35分钟, 得到溶液E， 在溶液D中快速倒入7-9%的冰醋酸, 剧烈搅拌下, 马上在溶液D中倒入溶液E, 将所得混合液于50-70^oC下搅拌0.5-1.5小时后, 再在50-70^oC微波加热5-7小时, 过滤, 干燥, 乙醇索氏抽提46-50小时, 即得到含氮和硫的介孔有机-无机互穿网络材料；

步骤四

取90-98%的步骤三中得到的介孔有机-无机互穿网络材料分散在3-5% ml去离子水中得到物质F, 然后将0.5-1.5%的HAuCl₄稀释成浓度为0.24M的水溶液，在25 -35 ^oC下在物质F中逐滴加入完HAuCl₄的水溶液，用浓度为1 M的 NaOH调节pH值至7-8, 搅拌22-26小时, 过滤, 真空干燥, 得到含金的负载型纳米金催化剂样品。

本发明与现有技术相比的优点为：催化活性和稳定性好，可以用廉价的化学制备负载型纳米金催化剂，负载型纳米金催化剂可以重复使用多次。 

附图说明

图1是本发明的催化剂(a)与载体(b)的N₂吸附-脱附等温线(左)及孔径分布曲线(右)；

图2是本发明的三聚氰胺及载体的FT-IR图谱；

图3是本发明的焙烧后载体的N₂吸附-脱附等温线(左)及孔径分布曲线(右)；

图4是本发明的负载型纳米金催化剂的TEM图；

图5 本发明的负载型纳米金催化剂在苯乙烯环氧化反应中的重复使用结果。

具体实施方式