[发明专利]一种光催化苯甲醇氧化Au-Pd合金催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种Au‑Pd/TiO₂纳米线合金光催化剂及其制备方法与应用，本发明将Au‑Pd合金负载到TiO₂纳米线表面，制得的Au‑Pd/TiO₂催化剂在光催化苯甲醇无溶剂液相氧化制备苯甲醛的反应中表现出较高的活性。

(一)技术领域

本发明涉及一种Au-Pd合金催化剂，尤其是涉及一种用于光催化苯甲醇氧化制备苯甲醛的Au-Pd合金改性TiO₂纳米线催化剂及其制备方法。

(二)背景技术

双金属纳米结构因为拥有奇特的电子结构，所以往往具有优于其组成的任意一单金属的协同催化和光反应催化性能。双金属纳米材料有很多种结构，常见的结构有合金结构，核壳结构，金属纳米簇等，这些双金属纳米材料可以通过控制制备方法就可形成不同的异质结构。合金结构的双金属纳米催化剂因为表面原子的组成和顺序，颗粒半径等众多因素的影响，所以物理，化学等性能都会各有不同。一般双金属合金结构的催化剂在和反应物作用的时候的作用方式与其单金属催化剂相比存在着很多区别。因为双金属纳米合金结构的金属之间有较强的作用力，这将会改善催化剂表面与反应物结合的方式，因此双金属纳米合金结构可以有效地提升反应的顺利进行。例如，Au-Ag双金属催化剂(Journal ofCatalysis 2013,301,217-226.)，Au-Cu双金属催化剂(Journal of Materials ChemistryA 2014,2,16292-16298.)在氧气存在的条件下催化氧化苯甲醇氧化反应中的转化率和选择性都高于构成其组成的任意一单金属催化剂。

与粉末纳米光催化材料相比较，一维半导体纳米光催化材料具有极大的纵横比和相当高的电子移动速率，因此其可表现出较高光催化性能(Nanoscale 2014,7,209-217)。本发明利用Au-Pd合金改性一维TiO₂纳米线半导体材料，制备Au-Pd/TiO₂纳米线合金光催化剂，并用于无溶剂光催化苯甲醇氧化制备苯甲醛。目前，未见Au-Pd合金改性TiO₂纳米线并用于无溶剂光催化氧化苯甲醇制备苯甲醛的报道。

(三)发明内容

本发明旨在提供一种用于光催化苯甲醇氧化制备苯甲醛的Au-Pd合金改性TiO₂纳米线催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种Au-Pd/TiO₂纳米线合金光催化剂，按如下方法制备得到：

(1)将TiO₂(P25)粉末加入到30～50wt％的NaOH水溶液中，搅拌均匀，升温至180～280℃反应20～70h，之后待反应体系降至室温(20～30℃)，过滤，滤饼经(0.1mol/L)HCl水溶液洗涤、去离子水洗涤，(60℃)真空干燥，再将所得固体粉末于空气气氛中、250～650℃下焙烧2～6h，得到一维TiO₂纳米线；

所述NaOH水溶液的体积用量以TiO₂粉末的质量计为50～100mL/g；

(2)将侧柏植物(C.Platycladi)的树叶晒干、粉碎后，按料液质量比1：50～200加到去离子水中，搅拌1～4h，过滤，得到侧柏滤液，向所得侧柏滤液中加入Pd前驱体、Au前驱体，得到Pd含量在0.0001～0.0003g/mL、Au含量在0.0001～0.003g/mL的混合液，接着将所得混合液升温至60～100℃搅拌1～3h，得到合金溶液；

所述Pd前驱体优选可溶性钯盐，例如氯化钯、硝酸钯等；

所述Au前驱体例如氯金酸等；