[发明专利]聚多巴胺负载纳米金催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明是一种聚多巴胺负载纳米金催化剂的制备方法及其应用，涉及聚多巴胺、核壳磁性聚多巴胺、中空磁性聚多巴胺负载的纳米金催化剂的制备方法及其应用。采用氧气溶液氧化聚合制备聚多巴胺，通过溶剂热法或共沉淀法制备不同尺寸磁性纳米粒子，通过原位还原法或金胶吸附法负载纳米金，经理性设计与合成，获得聚多巴胺及核壳/中空磁性聚多巴胺负载纳米金催化剂。本发明制备的催化剂合成方法简单、催化剂结构灵活多变、金纳米粒子空间位置可控的特点。所制备催化剂具有优异的磁分离能力，循环活性好，稳定性高，适用于废水中硝基酚类化合物的降解，具有较广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚多巴胺及核壳/中空磁性聚多巴胺负载纳米金催化剂的制备方法，还涉及所制备催化剂在对硝基酚加氢制备对氨基酚反应的应用，属于负载型纳米金催化剂的制备与应用技术领域。

背景技术

自上世纪八十年代，日本Haruta教授发现纳米金催化剂在CO低温氧化的独特催化作用以来，纳米金催化因为其特殊的低温活性和高的目标产物选择性引起了科研工作者的极大兴趣(Chem. Lett., 1987,405)。近年来，纳米金催化剂已在CO氧化、丙烯环氧化、水煤气变换、醇醛的氧化酯化、炔烃选择性加氢、芳香硝基化合物加氢等领域表现出不俗的工业应用前景。但纳米金催化剂的活性常常依赖于其尺寸，小尺寸的纳米金通常才会具有可观的催化活性。然而小尺寸的纳米金因为表面能高而容易团聚，导致催化剂失活。因此，纳米金催化剂的催化稳定性较差，这严重制约了纳米金催化剂的工业应用与推广。

通常，选择合适的载体、引入第二组分元素助剂、利用载体材料的限域等可以提高纳米金催化剂的稳定性，这些可以从课题组前期的积累得到证实(Appl. Catal. B, 2019,253, 160; J. Catal., 2021, 401, 188; J. Alloys Compd., 2019, 811, 152052;Nanotechnology, 2020, 31, 485707)。

近些年来，受贻贝启发的PDA载体逐渐步入人们的视野，PDA具有合成方法简单、优异的粘附性和还原性等特点，受到人们的关注。通过控制PDA的合成条件，既可以将其单独制备成具有各种形貌的颗粒，也可以粘附在各种有机或者无机材料表面形成不同的复合材料。PDA中的邻苯二酚官能团可以直接把贵金属离子原位还原为贵金属纳米粒子，同时将其稳定在PDA载体表面，从而获得具有高活性高稳定性的贵金属催化剂。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种聚多巴胺负载纳米金催化剂的制备方法及其应用，通过PDA稳定纳米金，或者通过PDA稳定纳米金并通过磁性Fe₃O₄实现磁分离，获得高活性高稳定长寿命的纳米金催化剂。

本发明是通过以下技术方案实现的：

聚多巴胺负载纳米金催化剂的制备方法，其特征在于：

（1）将磁性Fe₃O₄内核分散于缓冲溶液，在氧气气氛下搅拌使Fe₃O₄均匀分散在缓冲溶液中；随后将盐酸多巴胺（DA）加入到体系中，反应t小时后，向其中加入金胶，再继续反应，最后将磁分离所得产物洗涤干燥得到核壳磁性Fe₃O₄/PDA/Au-t催化剂，通过控制金胶的引入时间控制纳米金的空间位置；或者，

（2）首先将内核模板剂和磁性Fe₃O₄粒子以及Tris-HCl在氧气避光条件下慢速搅拌，随后向体系中加入DA，反应并磁分离所得产物洗涤干燥后得PS/PDA@Fe₃O₄；将制备好的PS/PDA@Fe₃O₄、金胶以及Tris-HCl在氧气避光条件下慢速搅拌，然后向其中加入DA，反应并磁分离所得产物，洗涤干燥，四氢呋喃刻蚀后，磁分离洗涤干燥得到中空PDA@Fe₃O₄/Au；或者，