[发明专利]一种丝瓜络负载纳米金催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明关于负载催化剂制备技术领域，特别涉及一种丝瓜络负载纳米金催化剂制备方法及应用技术。

背景技术

金历来被认为是化学惰性的，在催化性能方面远不及铂族金属活泼，自从1987年Haruta等报道了金负载型催化剂对一氧化碳低温催化氧化具有很高的活性(Haruta.M.，Kobayashi T.，Sano.H.，Yamada.N.，Chem.Lett.1987，16，405-410.)以来，人们对金的催化特性产生了极大兴趣和关注。此后，有关金催化剂的研究和开发日益活跃，随着对金催化剂研究的不断深入，人们发现影响负载金催化剂的活性主要有三个方面：(1)制备方法；(2)载体的选择；(3)金的粒径大小。

目前文献报道的制备负载型金催化剂的方法有：浸渍法，共沉淀法，沉积-沉淀法，溶胶-凝胶法，离子交换法。浸渍法制得的负载金催化剂分散性不好、负载量小、金颗粒粒径大，其催化性能较差；共沉淀法制得的负载金催化剂因相当多的金颗粒被包埋在载体的内部，包埋在载体内部的粒子不能够参与催化反应，因而降低催化效率。沉积-沉淀法通过控制合成时的pH值使氢氧化金沉积在载体上，得到负载量低、颗粒度小、活性度高催化剂，但是过低的pH值使氢氧化金无法沉积，因此该方法只对特定的载体才适应；溶胶-凝胶法是将载体前躯体与金前躯体共同分散于溶剂中，然后经水解、聚合过程开始成为溶胶，进而生成一定空间结构的凝胶，再经干燥和焙烧制备出负载型金催化剂，因此该方法只适用于SiO₂，TiO₂，ZrO₂和Al₂O₃等载体。

载体的本质直接决定着纳米金催化剂的催化性能，研究表明，载体大的比表面积是金离子高度分散的前提。目前负载金催化剂常用的载体主要多孔材料，如氧化物、微孔分子筛、介孔氧化物、介孔分子筛和介孔碳材料(宋海岩，李钢，王祥生，化学进展，2010，22(4)：573～579；成艳，李钢，马书启等，催化学报，2008，29(10)：1009～1014)；申请号为201010252694.X的专利中公开了一种以β-MnO₂为载体的负载金催化剂的制备方法；申请号为201010288960.4的专利中公开了一种以复合金属氧化物为载体的负载金催化剂的制备方法；申请号为201010173265.3的专利中公开了一种以埃洛石纳米管为载体的负载金催化剂的制备方法。

资源短缺和环境污染已经成为当今世界的两大主要问题，因此，利用天然可再生资源，开发环境友好型产品和技术将成为可持续发展的必然趋势。丝瓜络是地球非常丰富的再生资源，具有质轻价廉、稳定性好、可降解和环境友好等特点，而且其具有亲水性，还带有丰富的配位基、很容易进行化学改性，是理想负载催化剂载体体。国内丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用，申请号为200810034734.6的专利中公开了丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用；在申请号为200810034735.0的专利中公开了丝瓜络的碱化改性方法及其应用，其中碱处理丝瓜络对Zn²⁺的吸附量较Cu²⁺高；在申请号为200810034737.X的专利中公开了醚化丝瓜络的制备方法及其在金属离子吸附中的应用；申请号为200910019165.2的专利中公开了一种巯基丝瓜络制备方法及应用技术。巯基丝瓜络对金属离子有很好的吸附和络合作用，通过调节反应体系的pH值使巯基与金离子充分反应，然后采用NaBH₄还原，使金颗粒细小、均匀的负载在丝瓜络的表面上，制备一种具有高活性的负载纳米金的催化剂。丝瓜络负载纳米金催化剂可以应用到环己烯选择性氧化、环乙烷的氧化、甲醛的氧化、一氧化碳氧化等反应中，是有机反应中重要的催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丝瓜络负载纳米金催化剂制备方法及用途。

本发明的目的之一是一种丝瓜络负载纳米金催化剂制备方法，通过以下技术方案实现，特点在于该方法具有以下工艺步骤：

(1)巯基丝瓜络制备方法，特点是：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，巯基乙酸：35～45％，四氢呋喃：28～38％，碱化丝瓜络：21～35％，浓硫酸：0.10～0.25％，各组分含量之和为百分之百，加塞，于40±2℃恒温放置40～45h，然后用去离子水洗涤、抽滤，至滤液呈中性为止，用少量乙醇洗涤后，放在35±2℃烘箱中干燥，得到巯基丝瓜络；