[发明专利]一种负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：首先，在50～500℃的条件下将锐钛矿粉末在氢氧化钠溶液中生成钛酸纳米管，然后在钛酸纳米管表面上生长一层ZIF-8，将这种ZIF-8和钛酸纳米管的复合材料在空气气氛下煅烧得到钛酸锌和二氧化钛的复合材料；随后通过四氯金酸浸渍法和硼氢化钠还原法在上述复合材料上负载金纳米颗粒，负载量控制在0.1wt.％～10wt.％。

2.如权利要求1所述负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1)将锐钛矿相二氧化钛1～10g分散于10～120mL高浓度氢氧化钠溶液中，其中氢氧化钠溶液的浓度为5～12mol/L，在室温下搅拌，随后转移到水热釜内衬中，密闭不锈钢外衬，置于烘箱中进行水热处理后，冷却至室温，过滤，用0.01～0.5mol/L硝酸溶液和去离子水洗涤至上清液中性，干燥制得钛酸纳米管材料；

步骤2)将步骤1)中得到的钛酸纳米管材料和锌源分散于无水甲醇中，形成悬浮液A，将有机配体溶于无水甲醇中形成溶液B，将形成的悬浮液A超声并搅拌0.5～5h后，快速加入溶液B，然后继续搅拌0.5～5h，将所得白色产物离心，用无水甲醇洗涤后，干燥得到产物；所述锌源为六水硝酸锌、二水醋酸锌或氯化锌；所述有机配体为2-甲基咪唑、1-甲基咪唑、对苯二甲酸或均苯三酸；

步骤3)将步骤2)中得到的钛酸纳米管和ZIF-8的复合材料置于管式炉中，通入空气气氛，升温至250～850℃，维持温度煅烧1～5h后自然冷却至室温，以获得钛酸锌和二氧化钛的复合材料；

步骤4)将步骤3)中获得的钛酸锌和二氧化钛复合材料10～200mg分散到0.5～10mL水中，在搅拌下缓慢滴加10～500μL四氯金酸水溶液，其中四氯金酸的浓度为2～20g/L，将所得混合溶液在室温下继续搅拌0.5～5h后，缓慢滴加10～500μL硼氢化钠溶液，其中硼氢化钠的浓度为10～500g/L，随后继续搅拌0.5～5h，抽滤得到产物，并用去离子水洗涤1～5次，于烘箱中干燥得到产物。

3.如权利要求2所述负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述洗涤是指用去离子水和硝酸溶液洗涤3次，所述干燥是指将所得产物放置于80℃的烘箱中干燥10h以上；所述搅拌时间为5～20min。

4.如权利要求2所述负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述悬浮液A中甲醇量为2～100mL，钛酸纳米管投料量为50～1000mg，锌源的投料量为50～500mg；所述溶液B中甲醇量为2～100mL，有机配体的投料量为50～1000mg。

5.如权利要求2所述负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述水热处理的反应温度100～200℃，反应时间0.5～24h。

6.如权利要求2所述负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述水热处理的反应温度100～200℃，反应时间4～24h。

7.如权利要求2所述负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，煅烧温度350～750℃，优选煅烧时间2h。

8.如权利要求2所述负载金纳米颗粒的钛酸锌/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述升温的升温速率为1～10℃/min。

9.权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的表面负载金纳米颗粒的钛酸锌、二氧化钛复合材料。

10.权利要求9所述复合材料在光催化甲烷氧化制备甲醇反应的应用。