[发明专利]一种高催化活性银纳米催化剂的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明属于纳米金属催化剂相关技术领域，并公开一种高催化活性银纳米催化剂的制备方法，其包括：配备可溶性银盐溶液，加入氨水获得银氨溶液；将所获得的银氨溶液加入含有多聚无机物的水溶液中，搅拌均匀得到混合液A；配置还原剂溶液，然后快速加入混合液A中，搅拌并反应，相应生成银纳米催化剂沉淀并自然沉底；以及直接过滤自然沉底的银纳米催化剂并洗涤至中性，干燥后得到所需的催化剂产品。本发明还公开了相应的高催化活性银纳米催化剂产品及其在水体污染物处理(譬如去除4‑NP)中的应用。通过本发明，能够以操作简捷、高效率及无需任何有机包裹剂的方式获得高催化活性的银纳米催化剂产品，并且具备易回收、易于产业化等优点。

技术领域

本发明属于纳米金属催化剂相关技术领域，更具体地，涉及一种高催化活性银纳米催化剂的制备方法及其产品和应用。

背景技术

贵金属催化剂(金、银、铂等)是指能加快或减慢化学反应过程中的反应速率，但自身的重量和化学性质不会产生变化的贵金属材料。与其他贵金属(金、铂和钯)相比，银因其具有环境友好性并且成本低等特点更受人青睐，并且纳米银在光学、电子、生物医学、传感器和催化剂领域都有潜在应用。

一般来说，银纳米粒子越小，其比表面积就越大，粒子聚合就越严重，很大程度上限制了银纳米粒子在催化剂领域的应用。现有技术中，很多方案是通过使用大量表面活性剂或其他更复杂的制备方法，如利用有机物进行表面包覆，获得了小颗粒尺寸和分散的银纳米粒子。

然而，进一步的研究表明，通过使用表面活性剂分散纳米粒子，虽然能够有效的阻止纳米粒子的团聚，但是有机修饰剂会包裹在纳米粒子表面，因此会造成纳米催化剂活性降低。与此同时，由于催化剂的粒径较小，其分离与回收方法也受到挑战，贵金属纳米催化剂的分离和再利用对其实际工业生产具有重要意义。

相应地，本领域亟需找到一种制备工艺简单且无需额外有机包覆剂和易回收利用的高催化活性银纳米催化剂的制备工艺及产品。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或需求，本发明的目的在于提供一种高催化活性银纳米催化剂的制备方法及其产品和应用，其中通过对整个制备方法的工艺流程尤其是反应机理重新进行设计，同时围绕一些关键步骤的工艺参数及要求进行针对性改进，相应能够以操作简捷、易回收、高效率及无需任何有机包裹剂的方式获得高催化活性的银纳米催化剂产品，并且尤其适用于对硝基苯酚(4-NP)之类不可生物降解有机物和毒性持久性污染物的去除应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种高催化活性银纳米催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

步骤一，配备可溶性银盐溶液，加入氨水获得银氨溶液；

步骤二，将所获得的银氨溶液加入含有多聚无机物的水溶液中，搅拌均匀得到混合液A，其中所述多聚无机物选自硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾或者磷酸三钠；

步骤三，选择硼氢化钠、硼氢化钾、抗坏血酸中的至少一种来配置还原剂溶液，然后将该还原剂溶液快速加入混合液A中，搅拌并反应10分钟～30分钟，相应生成银纳米催化剂沉淀并自然沉底；

步骤四，直接过滤自然沉底的银纳米催化剂并洗涤至中性，干燥后得到所需的高催化活性银纳米催化剂产品。

作为进一步优选地，在步骤一中，所述可溶性银盐优选为醋酸银、硝酸银、柠檬酸银中的至少一种。

作为进一步优选地，在步骤二中，所述多聚无机物的质量优选设定为所述可溶性银盐质量的0.2倍～5倍。

作为进一步优选地，在步骤三中，所述还原剂与所述可溶性银盐的质量比优选设定为1:1～5。

作为进一步优选地，上述制备方法中，无需添加任何的其他有机包裹剂。

按照本发明的第二方面，还提供了相应的高催化活性银纳米催化剂产品，其中银纳米粒子通过多聚无机物互相连接形成微米级团聚体。