[发明专利]一种负载双金属型Cu‑Pt/TiO2‑NBs催化剂的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，具体是一种TiO₂纳米带(TiO₂-NBs)负载Cu-Pt双金属纳米颗粒催化剂的制备方法，属于化学催化剂技术领域。

背景技术

双金属纳米结构材料，由于金属间的协同作用，具有远高于单一金属的优异催化活性、选择性和稳定性，因此，近年来双金属催化材料的合成及应用成为了化学材料领域研究热点之一。为了提高金属纳米颗粒的催化活性和稳定性，避免颗粒间团聚，金属纳米颗粒通常需要高度分散固载到催化剂载体的表面。

光沉积是一种常见的负载方法，即在某种条件下，金属盐溶液在有半导体物质存在及光照的条件下被还原为金属单质的过程。目前，选用此方法沉积材料的对象多为半导体的单金属负载，在有空穴复合剂的金属盐溶液中，加入半导体材料，在光照条件下制备负载型材料。常用的负载型材料为TiO₂。例如：2009年，Eilidh Morrison等人采用光沉积法成功制备了Cu/TiO₂催化剂(Thin Solid Films 2009517:5621-5624)；2011年，M.Marcu等通过光沉积的方法制备了分散均匀的Pt/TiO₂和Au/TiO₂催化剂等(Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry 2011217：275–283)。但这种制备方法着眼于单一的负载型金属催化剂和非负载型的合金材料，而且负载的合金颗粒多数不能达到纳米尺寸及均匀分布。

浸渍法也是经常使用的负载方法，是基于活性组分以盐溶液形态浸渍到多孔载体上并渗透到内表面，而形成高效催化剂。通常将含有活性物质的液体去浸渍各类载体，当浸渍平衡后，去掉剩余液体，再进行干燥、焙烤、活化等工序后处理。经干燥将水分蒸发逸出，可使活性组分的盐类遗留在载体的内表面上，这些金属和金属氧化物的盐类均匀分布在载体的细孔中，经加热分解及活化后，即得高度分散的载体催化剂。例如：2007年，Hyung-Joo Choi等人通过浸渍法成功合成了Cu/TiO₂光催化剂(International Journal of Hydrogen Energy 200732:3841-3848)。现有报道中用浸渍方法制备的催化剂在催化反应的过程中催化效率较低，选择性不好，容易烧结，最重要的是稳定性差，难以达到长时间的催化要求。

沉积沉淀法是将金属氧化物载体加入到贵金属的水溶液中形成悬浮液，在充分搅拌的条 件下，控制一定的温度和pH值，使之沉积在载体表面上，随后进行过滤、洗涤、干燥、焙烧等处理，得到负载型催化剂。

目前，在二氧化钛纳米带表面负载双金属Cu-Pt纳米颗粒制备Cu-Pt/TiO₂-NBs纳米结构催化剂尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiO₂纳米带负载Cu-Pt金属纳米结构催化剂的制备方法。该方法制得的Cu-Pt/TiO₂-NBs双金属纳米结构催化剂用于苯甲醇光催化氧化制取苯甲醛和乙醇高温氧化制取乙醛的过程中，催化活性高，选择性好，适用于大规模工业生产。

发明概述：

本发明Cu-Pt/TiO₂-NBs双金属纳米结构催化剂的制备主要包括两个内容：TiO₂纳米带的制备以及双金属颗粒的负载。TiO₂纳米带是采用水热法在高温强碱溶液中生长形成，然后利用沉积沉淀的方法在TiO₂纳米带的表面负载Cu-Pt双金属颗粒，从而制得Cu-Pt/TiO₂-NBs纳米结构催化剂材料。

发明详述：

本发明的技术方案如下：

一种负载双金属型Cu-Pt/TiO₂-NBs催化剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)TiO₂纳米带的制备

将二氧化钛均匀分散在摩尔浓度为8～12mol/L的氢氧化钠溶液中，二氧化钛与氢氧化钠溶液的质量体积比为1：(50～200)，单位：g/mL，于恒温干燥箱180～220℃碱热反应48～72小时，得到带状钛酸钠；然后置于摩尔浓度为0.1～0.2mol/L的盐酸溶液中进行酸化，得到带状钛酸；最后将带状钛酸置于400～900℃温度下煅烧1～5小时，得到二氧化钛纳米带；