[发明专利]一种纸负载贵金属纳米粒子催化剂的制备方法

说明书

本发明属于催化剂材料的合成领域，提出了一种纸负载贵金属纳米粒子催化剂的制备方法。利用本发明可以制备一种新型兼具多相催化剂易分离和均相催化剂高活性特点的催化剂，分别使用脱氢氧化反应和加氢还原反应考察了催化剂的性能，与传统贵金属/碳材料催化剂相比不仅具有良好稳定性，催化剂可多次重复使用，还具有更高的活性，本方法与现有技术(光催化纸、高分子复合纸等)相比，制备工艺简单，成本低廉，应用范围广，具有潜在的工业应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂材料的合成领域，尤其涉及一种纸负载贵金属纳米粒子催化剂的合成方法。

背景技术

催化作用与催化剂对于人类社会的发展有着举足轻重的作用。目前，超过90％以上的化学工业过程都离不开催化作用与催化剂。在催化反应中，催化剂与反应物发生作用，改变了反应途径，从而降低了反应的活化能，这是催化剂得以提高反应速率的原因。催化在世界文明发展和人类社会进步中扮演着非常关键的角色。它能够以一种高性价比、高效能、绿色和环保的方式将易得廉价的原材料经化学变化转变为具有高附加值的化工产品和高能量密度燃料等,这些材料不仅关系到人类的衣食住行等，还涉及到现代高科技高新领域，如网络技术、信息传输、生物工程及航空航天和军工等领域，因此催化被称为“现代工业的心脏”。催化剂主要分为三种：多相催化剂、均相催化剂和酶催化剂。多相催化剂由于其易分离，稳定性高等特点被广泛用于工业生产，而均相催化剂和酶催化剂由于成本高，分离困难等缺点难以在工业上得到应用，但是多相催化剂不具备均相催化剂高选择性、高活性的特点。建立多相催化与均相催化/酶催化之间的桥梁，让多相催化剂具有均相催化剂和酶催化剂的优异性能是非常具有挑战性的工作。因此，开发绿色、高效、低成本、高选择性、环保的新型多相催化剂，是化学、化工、催化等学科发展的核心。

已知，贵金属催化剂在许多反应中表现出较高的催化活性和选择性。因此贵金属催化剂得到了大量的应用，寻找合适的贵金属载体使贵金属催化剂突破其原有的性能至关重要。纸催化剂可以集多相催化剂的易分离，稳定、均相催化剂的独立单一清晰的活性中心和高选择性，高活性的特点于一体。这是因为在液相化学反应体系中，纸催化剂可以通过形成纸浆的状态而具有均相催化剂的特点，在分离和回收的时候以纸张的状态存在，又能具有多相催化剂的特点。同时纸张催化剂在分离和回收的同时较传统的多相催化剂分离更为简单。因此纸催化剂的制备研究非常重要，甚至有希望建立催化大一统理论。

综上，当我们使用一些特种纸张，如多孔色谱纸，滤纸等作为催化剂载体，除了可以承载贵金属纳米粒子外，由于其表面具有丰富的羟基，无须官能团化，能够和贵金属纳米粒子良好地结合，同时便宜易得。使用纸作为催化剂载体，可以利用纸的独特相态转变特性，可以轻松且可逆地进行液相和固体相的转变。同时使用胶体法将贵金属胶体化并沉积在纸上，利用纸张表明的羟基吸附贵金属，通过调节保护剂浓度，制备胶体的反应时间等可以调节贵金属的粒径，并制得均一的贵金属纳米粒子，当贵金属/纸催化剂形成纸浆状态时，其结构与性能与均相催化剂甚至酶催化剂类似。

目前对于纸催化剂的制备方法，都存在一些不足：

中国专利，申请号：CN201910955378.X，介绍一种具有催化性能和SERS性能的聚酰亚胺复合纸及其制备。使用负载金属纳米粒子的沉析纤维直接进行抄纸；或将负载金属纳米粒子的沉析纤维、聚酰亚胺短切纤维混合经抄纸得到聚酰亚胺复合纸。但是其制备条件较为繁琐，且原料较为昂贵，尤其聚酰亚胺的价格甚至达到了9000-15000元/kg，经济效益不明显。

中国专利，申请号：CN201610569319.5，介绍一种离子液体中M(salen)催化纸催化液化生物质的工艺。在离子液体和M(salen)催化纸存在的条件下，对生物质化合物进行催化液化处理，因为引入了离子液体催化，离子液体难以与纸浆分离使得其催化剂难以循环使用，限制了其应用。