[发明专利]二维钯钨双金属纳米催化剂、制备方法及应用

说明书

二维钯钨双金属纳米催化剂、制备方法及应用，属于功能材料技术领域。将PdW双金属纳米片负载到TiO₂载体上，随后经过灼烧形成PdW/TiO₂催化剂。金属钯的负载量为0.67wt％。制备方法为：采用溶剂热合成的方法，将乙酰丙酮钯与羰基钨同时还原，形成超薄的PdW双金属纳米片，再采用浸渍法将双金属片负载到TiO₂载体上，Pd负载量为0.67wt％。将负载型催化剂经过350℃灼烧形成PdW/TiO₂纳米催化剂。本发明所制备的PdW/TiO₂纳米催化剂制备过程简单，在催化领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种二维钯钨纳米催化剂及其制备方法，具体涉及采用溶剂热合成的方法制备具有超薄二维结构的PdW纳米片，采用浸渍法将其负载到TiO₂上，随后经过灼烧后形成TiO₂负载的PdW双金属催化剂。对苯氧化具有较高催化活性的负载型催化剂，属于功能材料技术领域。

背景技术

随着现代工业科技的发展，人们的生活水平日益提高。但是随之产生的工业废气的排放是造成大气污染的重要原因之一。严峻的大气污染形势使得空气治理迫在眉睫。挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称为VOCs)是工业废气的主要组成成分之一，大部分的VOCs直接危害人体健康，而且VOCs还被认为是大气中细颗粒物和臭氧形成的重要前体物。苯是一种具有强烈致癌性的VOCs。在净化苯的诸多技术中，催化氧化法是目前最常用且最有效的消除技术之一。而高效催化剂的研发是该技术的核心。

目前，国内外研究者对苯的催化氧化催化剂做了大量的研究，取得了一些成果。Liu等(J.Liu,et al.,Catal.Today,2017,297:211-218)研究了γ-Al₂O₃负载Pd纳米颗粒催化剂对苯的催化氧化的性能，发现在负载2.66％Pd纳米颗粒的TiO₂上苯转化的T_90％为190℃，但是Pd负载量偏高。Tabakova等(T.Tabakova,et al.,Chem.Eng.J.,2015,260:133-141)等研究了负载Au,Pd的Fe–Ce催化剂上苯的氧化性能。负载了Au，Pd双金属的通过浸渍法制备的Fe-Ce催化剂在200℃下实现了对苯的完全氧化。然而昂贵的价格以及高温易烧结而失活等特性限制了贵金属催化剂的应用。用过渡金属对贵金属进行改性是一种有效的方式。除了贵金属与载体之间的强相互作用外，双金属之间也普遍认为存在较强的相互作用，利用过渡金属的掺杂通常会改进贵金属的电子和几何结构，进一步提高催化活性。Hosseini等(M.Hosseini,et al.,Catal.Today,2007,122:391-396)研究了负载在介孔TiO₂上的一系列Pd-Au双金属催化剂，发现无论是对甲苯还是丙烯的催化氧化，Pd-Au/TiO₂的催化活性均优于Pd/TiO₂。

通常来说，催化剂的结构与其催化性能具有紧密的联系。超薄二维纳米材料由于具有二维电子效应、平面内强的共价键以及厚度的特性，表现出独特的物理化学性质，且具有较高的比表面积和丰富的活性位点。Di等(J.Di,et al.,Mater.Today,2018,21:749-770)总结了超薄二维材料在光电催化析氢和电催化析氢领域中的应用。

据我们所知，目前还没有文献和专利报道过具有超薄二维纳米片状结构的PdW双金属纳米晶的制备方法及其负载型催化剂用于催化氧化苯的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用溶剂热合成方法制备具有超薄纳米片结构的对苯具有高催化活性的TiO₂/PdW纳米催化剂的方法。