[发明专利]一种Au/TiO2

说明书

本发明公开了一种Au/TiO₂‑C纳米管催化剂及其制备方法和应用。所述的Au/TiO₂‑C纳米管催化剂以TiO₂‑C纳米管为载体负载贵金属Au，以质量百分含量计Au为0.05‑3.0％，C为1‑12.5％，所述的TiO₂‑C纳米管为碳修饰的TiO₂纳米管，其中碳质量分数93％‑98％覆盖于TiO₂纳米管的内表面，平均管径为4‑13nm。本发明的催化剂通过修饰碳层覆盖于TiO₂纳米管的内壁，从而增加其粘结性，不需要加入有机粘结剂即可加工成型；而后酸化处理并负载金，比常规TiO₂纳米管负载的Au催化剂更易调变表面的酸碱性和其他官能团，具有更好的淀粉氧化和碳碳双键化合物氧化性能。

技术领域

本发明涉及一种基于TiO₂纳米管的贵金属催化剂，特别是涉及一种Au/TiO₂-C纳米管催化剂及其制备方法，以及制备得到的Au/TiO₂-C纳米管催化剂用于淀粉氧化为葡萄糖酸、含有碳碳双键化合物的选择氧化合成醇、醛、酮或酸中的应用。

背景技术

自上世纪90年代日本科学家Lijima发现碳纳米管以来，作为半导体材料的TiO₂纳米管由于表面富电子结构受到了学术界和工业界的广泛关注，关注的重点主要在于制备工艺的改进及表面功能化赋予其催化、吸附及光电性能(D.V.Bavykin，J.M.Friedrich，F.C.Walsh， Protonated Titanates and TiO₂Nanostructured Materials：Synthesis，Properties，and Applications， Advanced Materials，2006年18卷2807-2824页)。TiO₂纳米管的制备工艺主要包括阳极氧化电化学法、模板法及碱性条件下水热合成等方法。其中，由Kasuga提出的碱性水热合成被认为是一种操作简单，价格低廉的方法(B Poudel，W ZWang，C Dames，J Y Huang，S Kunwar， D Z Wang，D Banerjee，G Chen，Z F Ren，Formationof crystallized titania nanotubes and their transformation into nanowires，Nanotechnology，2005年16卷1935-1940页)。

有关TiO₂纳米管表面功能化赋予其催化性能在诸多文献中有所报道。例如，中国发明专利ZL200710024369.6披露了一种TiO₂纳米管的制备方法，并进一步负载V₂O₅组分用于甲醇选择氧化合成甲缩醛。Hu等人以TiO₂纳米管负载的Pd催化剂用于甲基橙光催化分解展现出良好的活性(催化学报，2015年36卷221-228页)。TiO₂纳米管负载的催化剂尽管具有良好的活性，但其难于成型，强度较差，添加助剂后也有可能对活性造成影响。针对以上问题，Yang等人采用SiO₂对TiO₂纳米管进行改性，并负载Pd用于肉桂醛加氢，结果表明该改性催化剂比未SiO₂改性催化剂具有更好的活性，而且催化剂由于SiO₂的掺入也易于成型加工，但该催化剂中的SiO₂为不均匀地分散或者是以孤岛形式存在在TiO₂纳米管的内外表面，温度过高仍可能导致未被SiO₂修饰的TiO₂纳米管结构损坏(RSC Advances，2014 年4卷63062-63069页)。

一般而言，碳若能均匀地分散于TiO₂纳米管内表面、外表面或者内外表面可以很好地起到支撑TiO₂纳米管结构的作用，而且修饰的碳材料可以采用酸或者碱处理的方式增加其表面的官能团，进一步负载金属后可获得双功能催化剂。

发明内容