[发明专利]一种磁性双功能催化剂、制备及用于甲醇催化反应

摘要

一种磁性双功能催化剂、制备及用于甲醇催化反应，属于磁性双功能催化剂和精细化工技术领域。在磁性Fe3O4核表面裹覆一层具有介孔结构的TiO2壳层，TiO2壳层的介孔中组装有Pd、Au、Pd‑Au等催化活性组分。制备具有超顺磁性的Fe3O4核；然后以硫酸钛、硫酸氧钛等为钛源，以聚乙二醇为模板剂，采用超声波‑水热法，在磁性Fe3O4核表面裹覆一层具有介孔结构的TiO2壳层，制备出磁性TiO2@Fe3O4纳米球；最后将Pd、Au、Pd‑Au等催化活性组分，组装在介孔TiO2壳层中。具有很好的甲醇转化率和甲缩醛和甲酸甲酯的总选择性，并且反应后的催化剂可以用外磁场进行分离和回收。

主权项

一种磁性双功能催化剂的制备方法，磁性双功能催化剂为在磁性Fe3O4核表面裹覆一层具有介孔结构的TiO2壳层，TiO2壳层的介孔中组装有Pd、Au或Pd‑Au催化活性组分，即（Pd、Au或Pd‑Au)/TiO2@Fe3O4双功能催化剂；其特征在于，包括以下步骤：（1）磁性Fe3O4颗粒制备；（2）磁性TiO2@Fe3O4纳米球制备：称取制得的一定量磁性Fe3O4颗粒，加入乙醇中，制成Fe3O4质量浓度为10%~20%的溶液，记为A液；称取一定量的硫酸钛或硫酸氧钛溶于水中，制成硫酸钛或硫酸氧钛质量含量为5%~15%的溶液，记为B液；将聚乙二醇溶解于乙醇中，制成聚乙二醇质量含量为0.1%~0.5%的聚乙二醇溶液，记为C液；在30‑60℃搅拌条件下，将B液、C液同时滴 加到A液中，滴加的量为Fe3O4：硫酸钛或硫酸氧钛：聚乙二醇的质量比为1：（0.1~0.5）：（0.001~0.005），充分搅拌后，在160W~250W超声功率下，超声30 min~50 min，然后将混合液放入高压釜中，在120℃~150℃下，水热晶化6~8 小时，自然冷却，分别用去离子水和乙醇洗涤到中性，真空干燥，最后在N2保护下，于300‑550℃焙烧3‑8小时，即为制得的具有介孔TiO2壳层的磁性TiO2@Fe3O4纳米球；（3）磁性（Pd、Au或Pd‑Au)/TiO2@Fe3O4催化剂制备：（A）称取一定量的磁性TiO2@Fe3O4纳米球分散于去离子水中，制成TiO2@Fe3O4质量浓度为10%~20%的分散液；称取一定量的氯化钯、硝酸钯或醋酸钯溶于去离子水中，制成氯化钯、硝酸钯或醋酸钯质量浓度为1%~5%的溶液；搅拌下，将氯化钯、硝酸钯或醋酸钯溶液滴加到磁性TiO2@Fe3O4纳米球分散液中，充分搅拌，然后在50W~100W超声功率下，超声30 min~50 min，完成TiO2@Fe3O4的介孔TiO2壳层中组装Pd的过程；然后用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥，N2气氛下在200℃~300℃焙烧6~8 小时，即为制得的磁性Pd/TiO2@Fe3O4催化剂；（B）称取一定量的磁性TiO2@Fe3O4纳米球分散于去离子水中，制成TiO2@Fe3O4质量浓度为10%~20%的分散液；称取一定量的氯金酸溶于去离子水中，制成氯金酸质量浓度为1%~5%的溶液；搅拌下，将氯金酸溶液滴加到磁性TiO2@Fe3O4纳米球分散液中，充分搅拌，然后在50W~100W超声功率下，超声30 min~50 min，完成TiO2@Fe3O4的介孔TiO2壳层中组装Au的过程；然后用去离子水和乙醇洗涤，在50℃下真空干燥8小时，N2气氛下在200℃~300℃焙烧6~8 小时，即为制得的磁性Au/TiO2@Fe3O4催化剂；（C）称取一定量的磁性TiO2@Fe3O4纳米球分散于去离子水中，制成TiO2@Fe3O4质量浓度为10%~20%的分散液；称取一定量的氯化钯、硝酸钯或醋酸钯溶于去离子水中，制成氯化钯、硝酸钯或醋酸钯质量浓度为1%~5%的溶液；称取一定量的氯金酸溶于去离子水中，制成氯金酸质量浓度为1%~5%的溶液；搅拌下，分别将氯化钯、硝酸钯或醋酸钯溶液和氯金酸溶液滴加到磁性TiO2@Fe3O4纳米球分散液中，充分搅拌，然后在50W~100W超声功率下，超声30 min~50 min，完成TiO2@Fe3O4的介孔TiO2壳层中组装Pd‑Au的过程；然后用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥，N2气氛下在200℃~300℃焙烧6~8 小时，即为制得的磁性Pd‑Au/TiO2@Fe3O4催剂。