[发明专利]一种降解对硝基苯酚还原的方法

说明书

本发明涉及一种降解对硝基苯酚还原的方法。本发明制备得到的多级孔分子筛复合催化剂PtRu/EMT‑FAU/SBA‑15在降解对硝基苯酚还原反应中具有优异的催化性能，并且结果表明：PtRu合金中的元素比例在对硝基苯酚还原反应中具有重要的作用。本发明利用微波辅助加热，以特定的共混微晶乳液合成方法，将PtRu合金纳米粒子成功导入到多级孔分子筛EMT‑FAU/SBA‑15的微孔孔道中，该方法制备的PtRu合金纳米粒子由于受到分子筛的限域效应，具有较高的稳定性，同时较高的反应活性位密度。

技术领域

本发明涉及一种有机污染物降解领域，具体涉及一种采用多级孔分子筛负载PtRu催化剂降解对硝基苯酚还原的方法。

背景技术

在所有的有毒有机废物中，硝基酚化合物是最常见的，并且其在水中具有较高的稳定性和溶解性。在所有的硝基酚化合物中，对硝基苯酚是典型的代表之一。目前常见的对硝基苯酚废物处理方法主要有电凝法、微生物降解法、催化还原法和催化氧化。其中四硝基苯酚催化还原法是目前最常用和最经济的方法，并且其还原产物4-氨基酚亦可作为其它常用化合物的合成原料。因此，开发具有高效和高稳定性的新型对硝基苯酚还原催化剂具有重要研究意义。

贵金属催化剂（Au、Ag、Pd、PdCu、PtNi和AuCu等）在硝基苯酚化合物还原反应过程中具有较好的催化性能，并且引起了研究者的广泛关注。然而这些贵金属纳米颗粒与催化剂载体之间的作用力较弱，在反应的过程中，贵金属纳米粒子容易从催化剂载体中脱落。为了克服这一问题，本研究计划将贵金属原子限制在微孔沸石中，防止其在反应过程中发生脱落现象。将贵金属纳米粒子包裹在微孔沸石中不仅可以防止纳米粒子团聚，还可以防止贵金属纳米粒子被毒化。另外，通过这种方法还可以制备出超细Pt亚纳米粒子，同时增加活性位和提高贵金属原子的利用率。但是由于微孔沸石孔道较小，大的反应物分子很难通过微孔沸石孔道并与催化活性位接触。一些介孔材料KIT-6、SBA-15、MCM-41和FDU-12具有高比表面积和较大介孔孔道，被认为是优良的贵金属催化剂载体。高的比表面积和大的介孔孔道有助于贵金属纳米粒子的分散和反应物分子在孔道中的扩散。因此，如果将贵金属@沸石纳米小颗粒嵌入到介孔材料孔壁中，既能得到稳定的金属纳米粒子，又可以增强反应物的扩散性能。除了孔径和表面积之外，孔结构也对反应具有重要的影响，此外，相对于单级和少级的孔道结构，多级孔分子筛的应用范围更广，能够产生更加大的经济价值，但是相应的，多级孔的合成难摄氏度加大，现有技术中鲜有多级孔分子筛合成的报道。因此，合成具有稳定结构的多级介微孔结构分子筛负载贵金属的复合材料具有重要的研究和实际应用意义。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种多级孔分子筛复合催化剂，能够高效和高稳定性的对硝基苯酚还原催化剂，所制备的PtRu/EMT-FAU/SBA-15催化剂不仅具有较高的反应活性位密度，还具有稳定的PtRu合金纳米粒子，有效防止反应过程中贵金属流失现象，在对硝基苯酚还原反应中显示出优异的催化活性和稳定性。

本发明中，采用硫醇基硅烷辅助合成的方法成功将PtRu纳米粒子嵌入到多级孔分子筛EMT-FAU/SBA-15中。首先采用3-巯丙基三甲氧基硅烷和四丙基溴化铵制备出PtRu/EMT-FAU沸石纳米晶种；然后将PtRu/EMT-FAU纳米晶种成功嵌入到SBA-15介孔骨架中，通过原位合成控制PtRu的元素组成制备出具有不同PtRu元素组成的PtRu/EMT-FAU/SBA-15催化剂，并详细研究PtRu的元素组成对4-硝基苯酚还原活性的影响。

本发明是通过以下技术方案实现的：

A、将氢氧化钠、铝酸钠、18-冠醚-6、磷酸钠、去离子水和硅溶胶加入到反应釜中，在一定温摄氏度下搅拌溶解，作为溶液I；

B、将3-巯丙基三甲氧基硅烷、氢氧化钠和去离子水加入到烧杯中并搅拌溶解，接着加入一定量H₂PtCl₆（100mol/L）和RuCl₃溶液（100mol/L）, 作为溶液II;