[发明专利]一种纯硅沸石基纳米银复合材料及其制备方法和催化应用

说明书

本发明涉及一种纯硅沸石基纳米银复合材料及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：S1.纯硅沸石制备；S2.纯硅沸石与纳米银复合：按比例将纯硅沸石粉末、PVP粉末和去离子水混合，超声分散后将新制银氨溶液加入至分散液中，银氨离子与PVP的用量之比为0.001‑0.01mol:1g，先通氮气脱除空气，然后氮气保护下，升温至70℃并维持，搅拌至反应完全，最后离心、水洗及真空干燥，即得。本发明优点为，首次尝试以纯硅沸石纳米粉末为基底负载纳米银粒子，制得的复合材料对亚甲基蓝及硝基酚类化合物有着高效的催化还原效果,同时纳米银在PSZN上结合牢固且分散好，克服了纳米银易团聚导致催化剂中毒的不足。

技术领域

本发明属于材料科学与催化领域，具体涉及一种纯硅沸石基纳米银复合材料及其制备方法和催化应用。

背景技术

近十年来，纳米材料由于其优异的性能和在多相催化领域有广泛应用而引起人们的广泛关注。其中，贵金属纳米粒子，特别是银(Ag)纳米粒子，由于其独特的物理化学性质，与本体相比，被认为是一种很有吸引力的催化剂材料，主要包括：(1)Ag纳米粒子的催化活性很容易利用颗粒大小、形状和温度来调节；(2)Ag纳米粒子催化剂在温和条件下甚至环境温度下是活性的；(3)Ag纳米粒子催化剂由于其价格相对较低，一般不到金或铂的1/50；(4)Ag纳米粒子催化剂由于其毒性相对较低，具有较高的应用价值。所以，Ag纳米粒子作为一种催化性能特别好的催化材料，在污水处理和光催化制氢方面有着非常重要的应用。

但是单一的Ag纳米粒子作为催化剂因为粒径小具有较高表面能，易发生团聚和氧化，导致催化活性降低和催化剂中毒等问题，而且难以回收和价格高等缺点也都制约着其在催化领域的发展。为了解决这些问题，许多方法已经被尝试，其中最有效的一种方法是掺Ag纳米粒子载于聚合物基体、金属氧化物等载体上，以提高纳米催化剂的分散性和稳定性。一般构建这类Ag纳米复合材料需要两步。首先，基材的表面有活性位点；然后，Ag纳米粒子可以负载到这些基材表面。这些载体可通过静电吸附作用、空间限域作用或表面功能基团的螯合作用固定纳米颗粒，但通常这些载体的前处理及制备方法较为复杂。所以，探究一种简单方法就可以制备的载体基纳米银催化剂十分具有实际应用前景。

另外，现有的应用于废水中亚甲基蓝、硝基酚类等有害有机物处理的催化材料催化效率不高，而性能相对较好的金、铂等贵金属催化剂价格高昂，以过渡金属为代表的双金属体系催化材料又限制于复杂的生产工艺而难以完全满足对废水的处理要求。因此，研究一种价格相对较低且安全低毒的高效银基功能催化复合材料具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纯硅沸石基纳米银复合材料及其制备方法和应用，旨在克服现有技术存在的上述不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种纯硅沸石基纳米银复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1.纯硅沸石制备：在搅拌条件下，将四丁基氢氧化铵与水的混合液缓慢滴加至正硅酸乙酯中，滴加完毕后的反应液在室温下充分搅拌,然后将反应液转移至水热反应釜中，控制温度在115℃静态加热24小时，随后离心、水洗及真空干燥后，于马弗炉中灼烧去除模板剂，即得尺寸均一且形貌规整的纯硅沸石粉末；

S2.纯硅沸石与纳米银复合：按照0.1-0.3g:1g:30-40mL的比例将纯硅沸石粉末、PVP粉末和去离子水混合，超声分散均匀得分散液，然后将新配制的银氨溶液加入至分散液中，银氨溶液中银氨离子与分散液中PVP的用量之比为0.001-0.01mol:1g，先通氮气脱除空气，然后氮气保护下，升温至70℃并维持，搅拌至反应完全，最后离心、水洗及真空干燥，即得纯硅沸石基纳米银复合材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的具体选择或更优选择。

具体的，步骤S1中四丁基氢氧化铵与水的混合液中四丁基氢氧化铵的浓度为71.14wt％，步骤S1的混合液中四丁基氢氧化铵和正硅酸乙酯的质量比为1.4-1.5：1。