[发明专利]一种含有贵金属的纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含有贵金属的纳米片及其应用，属于催化材料的制备领域。M@H_1.07Ti_1.73O₄•H₂O纳米片是以H_1.07Ti_1.73O₄•H₂O纳米片为载体，通过光沉积还原法将Au、Pd、Pt等金属纳米颗粒负载于超薄的H_1.07Ti_1.73O₄•H₂O单分子层纳米片表面构成的纳米复合材料。该复合材料在光解水制氢方面表现出高效的性能，同时将其作为光催化剂用于光诱导下苯酚羟化反应制备环己酮，解决了高温高压下苯酚加氢制备环己酮的能耗大、选择性低、成本高等问题。本发明工艺简单，环保绿色，选择性高，能耗低，成本小，符合实际生产需要，具有较大的应用潜力。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及到一种贵金属@H_1.07Ti_1.73O₄•H₂O纳米片及其应用。

背景技术

环己酮是一种重要的有机化工产品，具有高溶解性和低挥发性，可以作为特种溶剂，对聚合物如硝化棉及纤维素等是一种理想的溶剂；也是重要的有机化工原料，是制备尼龙、己内酰胺和己二酸的主要中间体。随着社会现代化发展的需要环己酮的用途不断扩大，特别是作为一种高档的有机溶剂，在涂料、油墨、胶粘剂等行业被广泛应用，形成了较大的商品市场。目前常用于生产环己酮的方法有苯酚加氢法，环己烯水合法以及环己烷氧化法。然而这些制备环己酮的方法中存在着能耗高，成本大，副产物多，步骤繁杂，反应速率慢，污染大，效率低等问题。因此为了解决这些缺点以满足社会发展进步的需要和经济环境的要求，开发清洁、环保、高效的环己酮生产方法具有非常重大的意义。如何实现这一要求引起各国科研工作者们的广泛关注。到目前为止，很多苯酚液相和气相加氢条件下催化苯酚羟化反应制备环己酮的催化剂被开发出来，特别是负载金属纳米颗粒的无机材料，它们为促进苯酚的羟化制备环己酮提供了新思路和方法。然而这些催化剂大多都需要在加热，高压或者多相溶剂才能实现。此外，贵金属纳米粒子的均匀分散，以及粒径的大小对催化剂的催化活性都将产生影响。如果能使金属纳米粒子均匀分散在材料表面，并且催化剂能在常温常压等温和的条件下实现苯酚羟化制备环己酮的高效的转化，将有利于不可再生能源的节约和环境污染的降低。

而在近几十年来人们对于清洁能源的探索从未停止，光解水制氢作为一种利用太阳能制备清洁能源的方法一直是人们研究的热点，光催化剂的研究是最重要的研究热点之一，到目前为止已经有很多光催化剂被开发出来，其中二维材料由于其本身的独特结构成为今年研究的热点之一。

无机二维（2D）片状纳米材料是一类分子或原子厚度并具有各向异性的片状结构，是一种纳米级的特殊材料。同时也是重要的功能材料之一，其特殊的物理化学性质使之在催化，吸附，传导等方面有着重要的应用。贵金属Au，Pd，Pt具有较好的电学传导和催化性能，在基础研究和实际应用领域具有很大的价值，将贵金属纳米颗粒均匀地分散到纳米片表面形成复合材料不仅可以保持纳米片本身的优点，而且金属纳米颗粒与纳米片形成协同作用。用光沉积还原的方式制备高分散的纳米片已经得到很多研究者的认可，将金属纳米粒子以光沉积的方式负载到纳米片的表面形成的复合材料在多相催化反应中表现出优越的性能和诱人的前景。光催化是多相催化的一种，作为一种可利用清洁可再生的太阳能来实现化学反应的具有巨大潜力的技术，它具有绿色环保，无二次污染的特点，因此受到了国内外科学家的高度关注。如果能结合二维纳米材料的特点以及金属纳米颗粒的催化性能，将光沉积制备的金属纳米颗粒高分散于纳米片的表面制备的复合材料用于光催化反应生产清洁能源和苯酚的羟化反应制备环己酮，这将为清洁能源的开发以及生产低成本的环己酮带来新希望。

发明内容