[发明专利]一种负载型纳米金催化剂的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载型纳米金催化剂的制备方法及用途。

背景技术

2001年4月在南非召开了各企业界出资筹办的首届金催化剂国际学术会议，同年10月在爱尔兰召开的欧洲第五届国际催化会议上首次将金催化剂单独列为会议中心议题之一。从那时起，金催化剂的研究和发展就得到了学术界和工业界的非常关注。近年来纳米金作为催化剂已经应用于多种选择性氧化过程。由于纳米金催化剂具有优良的低温催化氧化活性，因此在工业生产中具有广阔的应用前景，日本已将纳米金技术应用于室内除臭等领域。三氧化二铝、二氧化硅等氧化物是纳米金催化剂的良好载体。有报道Au/Al₂O₃催化剂(CatalysisLetters，2007，114：202-205)以及Au/TiO₂/SiO₂催化剂(Catalysis Letters，2007，118：248-253)对环己烷分子氧氧化有良好的催化性能。但目前，国内外还没有硅铝酸盐能够负载纳米金催化剂的报道。厦门大学用碳纳米管为载体制备了Au/CNTs催化剂(Catalysis Letters，2009，133：33-40)，并对其应用进行研究，发现该催化剂对环烯烃氧化有较好的催化活性。这种在纳米管结构上负载纳米金催化剂可以更有利于对金颗粒大小的控制和金颗粒的分散。埃洛石纳米管(halloysite nanotubes)，简称HNTs，主要成分为含有一定结晶水的硅酸铝，分子结构通式可写为Al₂Si₂O₅(OH)₄·nH₂O。HNTs内外表面和两端都有一定数量的硅羟基存在，便于化学吸附，故可用作催化剂载体。埃洛石纳米管做载体已成功制备了负载型铂催化剂Pt-CS/HNTs(含氢硅烷的硅加氢反应及其催化剂负载化研究，浙江大学学位论文，2010)。本发明用沉积沉淀法合成埃洛石纳米管负载金催化剂Au/HNTs，并将其应用于环己烯选择性催化氧化，在无溶剂、无引发剂温和条件下，Au/HNTs对环己烯选择性催化氧化生成环己烯醇和环己烯酮有很好的效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种负载型纳米金催化剂的制备方法及用途。

负载型纳米金催化剂由Au、Si、Al组成，其中Au作为催化剂的主要活性成分，其质量百分含量为0.5～1.5％；Si、Al用作催化剂的载体，其质量百分含量≥98.5％。

所述的Au为金属、金属氧化物或金属和金属氧化物的混合物。所述催化剂的载体Si、Al为埃洛石纳米微管。

负载型纳米金催化剂的制备方法包括如下步骤：

1)将2.0g的埃洛石纳米管载体、2.05～6.15mL浓度为10g/L的氯金酸溶液、40～120mL去离子水加入到250mL的三口烧瓶中；

2)将烧瓶至于60℃的油浴中，用4.0M的氨水将溶液调pH调至8～12，然后95～105℃搅拌回流1h，过滤，用4.0M氨水10～20mL漂洗5min，15～20mL热水抽洗2次，与100℃下干燥1～2h，最后于空气中300℃下焙烧3～4h，得到负载型纳米金催化剂。

负载型纳米金催化剂用于环己烯选择性氧化生成环己烯醇和环己烯酮。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1)操作简单，且金的负载效率高；

2)金颗粒分散均匀，催化活性高；

3)本发明提供的催化剂对于环己烯氧化制备环己烯酮和环己烯醇具有操作条件温和、活性和选择性好、催化剂用量小的特点。

具体实施方式

负载型纳米金催化剂由Au、Si、Al组成，其中Au作为催化剂的主要活性成分，其质量百分含量为0.5～1.5％；Si、Al用作催化剂的载体，其质量百分含量≥98.5％。

所述的Au为金属、金属氧化物或金属和金属氧化物的混合物。所述催化剂的载体Si、Al为埃洛石纳米微管。

负载型纳米金催化剂的制备方法包括如下步骤：

1)将2.0g的埃洛石纳米管载体、2.05～6.15mL浓度为10g/L的氯金酸溶液、40～120mL去离子水加入到250mL的三口烧瓶中；

2)将烧瓶至于60℃的油浴中，用4.0M的氨水将溶液调pH调至8～12，然后95～105℃搅拌回流1h，过滤，用4.0M氨水10～20mL漂洗5min，15～20mL热水抽洗2次，与100℃下干燥1～2h，最后于空气中300℃下焙烧3～4h，得到负载型纳米金催化剂。