[发明专利]一种墨鱼黑色素基Au-Ag复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种墨鱼黑色素基Au‑Ag复合催化剂及其制备方法，该方法包括如下步骤：S1.墨鱼黑色素分散液的制备；S2.复合催化剂制备：取墨鱼黑色素分散液并用去离子水稀释，超声分散置入反应器中备用，向超声分散后的液体中加入硝酸银溶液和氯金酸溶液，通氮气脱除空气后在氮气保护下，加入过量柠檬酸钠，升温至100℃并维持，搅拌至反应完全，最后离心、水洗及真空干燥，即得。优点为，本发明首次以墨鱼黑色素为Au‑Ag纳米粒子的载体；共还原法在溶液中直接还原形成小粒径双金属纳米粒子，并由墨鱼黑色素稳定吸附，制备方法简单，可重复性好；Ag‑Au纳米粒子在载体表面结合牢固，不易团聚或脱落，催化性能稳定，可持久使用。

技术领域

本发明属于纳米双金属催化剂领域，具体涉及一种墨鱼黑色素基Au-Ag复合催化剂及其制备方法。

背景技术

水作为人类生存的重要来源，不仅对生命至关重要，而且在工业和农业生产中起着关键作用。然而，人口的快速增长和工业活动导致了水资源供应的危机。此外，未经处理的工业和农业活动产生的废水不受控制，导致了严重的环境问题。其中染料污水是主要的污染源，为代表的亚甲基蓝(MB)和4-硝基苯酚(4-NP)会导致动物的癌症同时也是诱发人体发生癌变的主要因素之一；并且破坏自然水体资源造成水生动植物的大量死亡，在我国每年会造成近5000亿元的直接经济损失。因此，从水溶液中去除MB和4-NP等有机染料已经变得越来越重要。

4-NP上酚环连接的硝基非常稳定，很难在水介质中自然降解。因此，物理吸附、微生物处理和化学试剂处理等传统净化处理方法被采用，虽然能够发挥一定作用，但因其高能耗、二次污染和低效率等特点而无法推广。目前，化学试剂处理方法就是加入催化剂和还原剂将4-NP还原为毒性稍低的4-氨基苯酚(4-AP)，金纳米粒子(AuNPs)催化材料在催化还原对硝基苯酚类污染物过程中表现出高效性，其作为催化剂使用最多。然而，单独的AuNPs价格昂贵且没有展现出跨代的高催化活性。因此，如何提升AuNPs对有机染料的催化活性，并合成高度分散、尺寸均一、稳定、易分离以及可重复回收利用的金基催化材料成为该领域研究的热点及难点。通过双金属共还原方法制备的合金型的金-银纳米粒子(Au-AgNPs)，在降低了原料金的成本的同时，利用Au-Ag的双金属特性，可以更好的传递电子转移，即有着不同凡响的催化效果。Au-AgNPs明显优于其各单组分，可用于催化、光电子、化学和生物传感等领域。但是，小尺寸的Au-AgNPs具有较大的表面能，极易团聚，从而降低了催化效率和寿命。为解决上述问题，目前使用的方法多为固载法，例如以高比表面积的二维材料(石墨烯、MoS₂、CeO₂)为载体，通过吸附等作用进行固载，虽然比单独Au-AgNPs相对分散更佳，但是尺寸大小、分散性及稳定性依然不尽如人意。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种墨鱼黑色素基Au-Ag复合催化剂及其制备方法，旨在克服现有技术中普通载体的Au-Ag双金属催化剂存在尺寸大小、分散性和稳定性差的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种墨鱼黑色素基Au-Ag复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.墨鱼黑色素分散液的制备：取墨鱼墨囊，割破并挤出墨汁，加入去离子水浸泡处理后，离心，固液分离，真空干燥分离出的固体，得墨鱼黑色素粉，然后取墨鱼黑色素粉超声分散至适量去离子水中，静置沉淀去除无法超声分散的大颗粒沉淀后，得固含量为1.5-2％的墨鱼黑色素分散液，备用；

S2.复合催化剂制备：取墨鱼黑色素分散液并用去离子水稀释，超声分散置入反应器中备用，向超声分散后的液体中加入硝酸银溶液和氯金酸溶液，加入的硝酸银溶液和氯金酸溶液中的银元素和金元素分别与取用的墨鱼黑色素分散液的质量之比均为0.0001-0.0005mol:4g，先通氮气脱除空气，然后氮气保护下，加入过量柠檬酸钠，升温至100℃并维持，搅拌至反应完全，最后离心、水洗及真空干燥，即得墨鱼黑色素基Au-Ag复合催化剂。

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。