[发明专利]负载纳米金颗粒的CeO2-TiO2复合催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂，尤其涉及一种负载纳米金颗粒的CeO₂-TiO₂复合催化剂的制备方法。

背景技术

1972年，日本的Fujishima和Honda发现TiO₂单晶电极可以实现光催化分解水产氢。半导体光催化材料在受到能量相当于或高于其本身禁带宽度的光辐照时，晶体内的电子受激从价带跃迁到导带，在导带和价带分别形成自由电子和空穴，并从半导体内部迁移至表面。光生电子具有很强的还原能力，光生空穴具有很强的氧化能力，在H₂O存在的条件下，可以从H₂O中夺取电子并放出O₂。由于光催化反应可以直接利用可再生能源太阳能，其体系简便易控，能真正实现碳的循环使用，因而被认为是最具前景的方法。从能源和环境的角度综合考虑，太阳能光催化技术是解决能源短缺和环境污染的最终方案之一。Inoue等发展了基于TiO₂、CdS、GaP、ZnO和SiC粉末光催化材料的光还原反应体系。然而，TiO₂是一种宽能隙带半导体，仅能吸收太阳光中波长小于380nm的紫外光，限制了光催化技术的应用。

上世纪八十年代末，日本化学家Haruta意外地发现通过共沉淀法或沉积-沉淀法可制得对CO低温氧化反应具有极高催化活性的过渡金属氧化物负载纳米金(<5nm)催化剂，从而彻底颠覆了催化界的传统认知。除对CO低温氧化、氮氧化物消除及低温水煤气变换(Water Gas Shift Reaction,WGSR)等气相反应表现出色外，在过去的十年中人们发现多相纳米金催化剂对于面向精细有机合成的液相选择氧化和选择还原等反应同样显示出异乎寻常的催化能力。与传统Pt族贵金属(如Pd、Pt等)相比，金纳米颗粒对紫外和可见光均有较好的吸收，能在温和条件下活化反应分子，从而促使反应发生，并提高反应物转化率和产物选择性，已成为新型催化剂的研究热点。

发明内容

本发明的目的，就是为了提供一种负载纳米金颗粒的CeO₂-TiO₂复合催化剂的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种负载纳米金颗粒的CeO₂-TiO₂复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用溶胶-凝胶法制备CeO₂-TiO₂载体；

(2)在CeO₂-TiO₂载体上负载纳米金颗粒。

步骤(1)的具体做法是，将水、冰醋酸、六水合硝酸铈和无水乙醇制成混合溶液，然后向混合溶液中缓慢滴入钛酸四丁酯的乙醇溶液，在不断搅拌下形成溶胶，然后加热使溶剂缓慢挥发，形成凝胶，将凝胶干燥并焙烧，得到CeO₂/TiO₂载体。

步骤(2)的具体做法是，将步骤(1)制备的CeO₂/TiO₂载体加入HAuCl₄和尿素的混合溶液中，加热反应，使反应产生的纳米金颗粒负载在CeO₂/TiO₂上，然后经离心分离、冲洗、干燥、煅烧，得到负载纳米金颗粒的CeO₂/TiO₂复合催化剂产品。

所述钛酸四丁酯的乙醇溶液的体积百分比浓度为40％；所述的焙烧是在500-600℃下焙烧5-8小时。

所述HAuCl₄和尿素的混合溶液中，HAuCl₄和尿素的摩尔浓度比为1:100，加热反应的温度控制在70-90℃。

所述的煅烧是在280-320℃下煅烧1.5-2.5小时。

制备的CeO₂/TiO₂载体中，控制CeO₂的重量百分含量为2～10％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、CeO₂的存在有效抑制TiO₂晶粒的长大，增加TiO₂的比表面积和晶格应变，从而增强了Au和载体中TiO₂的相互作用，使得催化剂表面的氧化能力显著增强。