[发明专利]光催化性能高分子与钯金纳米棒纤维膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种光催化性能高分子与钯金纳米棒纤维膜的制备方法，制备方法为：先在亲水高分子纳米纤维膜上原位生长金纳米立方体，再在金纳米立方体上原位生长钯纳米粒子制得光催化性能高分子与钯金纳米棒纤维膜；在亲水高分子纳米纤维膜上原位生长金纳米立方体的步骤如下：(1)制备金种子溶液；(2)在亲水高分子纳米纤维膜上吸附金种子；(3)控制金种子原位生长为金纳米立方体。本发明的制备方法简单，有效解决了现有技术的钯纳米粒子易于聚集、负载量低、催化性能较低、在常温下反应效率不高、在水性或非水性介质中难以回收和再利用的问题。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，涉及一种光催化性能高分子与钯金纳米棒纤维膜的制备方法。

背景技术

钯纳米粒子由于在催化和能源等领域的潜在应用，被广泛地研究。然而，钯纳米粒子具有高的表面能，不仅易于聚集，而且在水性或非水性介质中难以回收和再利用。此外，钯纳米粒子催化过程需要加热促进反应，在常温下反应效率不高。

为克服钯纳米粒子存在的问题，现有技术开展了一系列研究，例如先利用高分子纤维负载氯钯酸钾，再原位还原氯钯酸钾来制备高分子钯纳米粒子复合材料，虽然在一定程度上解决了钯纳米粒子易于聚集问题，然而该方法制备的纳米粒子尺寸分布太广，纳米粒子尺寸不均匀，而且大部分纳米粒子分布在高分子纤维内部，阻碍了反应物和钯纳米粒子接触，极大地影响了钯纳米粒子的催化性能，此外，其依然未解决钯纳米粒子在常温下反应效率不高的问题；还有利用高分子纤维直接吸附尺寸均匀的钯纳米粒子制备高分子与钯纳米粒子复合材料，虽然在一定程度上解决了钯纳米粒子难以回收和再利用的问题，然而该方法制备的纳米粒子稳定性差，容易聚集，而且由于空间位阻效应只能吸附在最表面，从而导致负载量低，此外，其依然未解决钯纳米粒子在常温下反应效率不高的问题。

综上，当前大多数将钯纳米粒子固定在聚合物纳米纤维上的方法都存在以下部分或所有缺点：

(1)钯纳米粒子易于聚集，缺乏长期稳定性；

(2)钯纳米粒子负载量低；

(3)钯纳米粒子的催化性能较低；

(4)钯纳米粒子在常温下反应效率不高；

(5)钯纳米粒子在水性或非水性介质中难以回收和再利用。

发明内容

本发明旨在提供一种光催化性能高分子与钯金纳米棒纤维膜的制备方法，解决现有技术的钯纳米粒子易于聚集、负载量低、催化性能较低、在常温下反应效率不高、在水性或非水性介质中难以回收和再利用的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

光催化性能高分子与钯金纳米棒纤维膜的制备方法，先在亲水高分子纳米纤维膜上原位生长金纳米立方体，再在金纳米立方体上原位生长钯纳米粒子制得光催化性能高分子与钯金纳米棒纤维膜，本发明利用金纳米立方体在可见光下局域等离子振荡效应把光能转化为热能提升了钯纳米粒子的催化性能。

本发明要解决的技术问题之一是现有技术中钯纳米粒子易于聚集，缺乏长期稳定性，由于本发明利用金钯相同的晶体结构诱导钯纳米粒子在均匀分散的金纳米立方体上原位生长，因而本发明制得的钯纳米粒子不容易聚集，长期稳定性好；

本发明要解决的技术问题之二是现有技术中钯纳米粒子负载量低，本发明以高负载量的金纳米立方体为核点，生长出了高负载量的钯金核壳纳米棒；

本发明要解决的技术问题之三是现有技术中钯纳米粒子的催化性能较低，由于本发明的钯纳米粒子位于纤维表面，而非纤维内部，因而能够充分与反应物接触，高效地发挥催化功能；