[发明专利]一种金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Au纳米催化剂，尤其是涉及一种金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂及其制备方法。

背景技术

CO是一种剧毒气体，它极易与人体的血红蛋白结合造成人体缺氧，严重时可致人死亡。同时它是大气的污染物之一，CO催化氧化在汽车尾气处理、工业气体处理和防毒呼气装置等各方面有着广泛的应用。Au纳米颗粒作为催化剂与一般的贵金属催化剂相比有着高效、用量低以及在室温下具有催化活性等优点。但是Au纳米催化剂同样有着致命的缺点，Au纳米颗粒在烧结、反应，甚至放置过程中会严重地聚集长大，而一旦Au纳米颗粒长大至10nm以上，催化活性就会急剧降低甚至消失，并且此过程是不可逆过程，严重地制约了Au纳米催化剂的应用。Yu等(Heng Yu，Min Chen，M.Rice Philip，X.Wang Shan，R.L.White，Shouheng Sun.Dumbbell-like bifunctional Au-Fe₃O₄ nanoparticles.Nano Lett.2005.5(2)：379-382)报道了有关合成Au-Fe₃O₄的方法，但是其合成原料中有剧毒物质Fe(CO)5，这极大地限制了它的工业应用，并且未给出其催化性质的测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有的Au纳米催化剂稳定性差等问题，提供一种热稳定性较好、活性较高的金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂。

本发明的另一目的是提供一种步骤简单，可获得不同催化活性的金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂的制备方法。

本发明所述金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂的通式为：

Au-Fe₃O₄/TiO₂

其中，Au-Fe₃O₄是指Au纳米颗粒与Fe₃O₄纳米颗粒通过化学作用形成的纳米异质结，Au是主要活性成分，按质量百分比，Au的含量为催化剂总质量的0.5％～5.0％，所述TiO₂为锐钛矿型TiO₂，Au纳米颗粒是通过还原HAuCl₄得到。

本发明所述金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂的制备方法包括以下步骤：

1)在100ml氯仿溶液中加入0.5～1.5gHAuCl₄，10～30ml油胺，加入0.25～0.75g叔丁基胺硼烷，得Au纳米颗粒；

2)在油酸油胺溶液中加入Au纳米颗粒和乙酰丙酮铁，反应得Au-Fe₃O₄纳米颗粒，保留母液备用；

3)在上述母液中加入四丁醇钛0.05～1.6ml，分解得固体产物；

4)将上述固体产物煅烧，得金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂。

在步骤1)中，所述加入0.25～0.75g叔丁基胺硼烷的温度最好为20～40℃。

在步骤2)中，所述油酸油胺按体积比最好为油酸∶油胺＝1∶(0.75～1.5)，所述在油酸油胺溶液中加入Au纳米颗粒和乙酰丙酮铁，最好按每10ml溶液加4～6mgAu纳米颗粒和40～70mg乙酰丙酮铁的比例，所述反应的温度最好为180～300℃。

在步骤3)中，所述分解的温度最好为160～180℃。

在步骤4)中，所述煅烧的温度最好为350～450℃，煅烧的时间最好为1～2h。

所得的金-氧化铁/二氧化钛纳米催化剂可采用CO氧化的催化测试。