[发明专利]壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂及其制备方法，该壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂包括活性焦、壳聚糖和纳米金颗粒，活性焦表面修饰壳聚糖形成壳聚糖/活性焦复合物，壳聚糖/活性焦复合物上负载有纳米金颗粒。其制备方法包括制备壳聚糖/活性焦复合物以及将纳米金负载在壳聚糖/活性焦复合物上。本发明催化剂具有纳米金颗粒分散性好、机械强度高、催化活性好、稳定性好等优点，是一种新型的负载型纳米金催化剂，有着很高的应用价值和较广的应用范围，其制备方法具有制备过程简单、易操作、原料廉价、生产周期短、生产成本低、绿色环保等优点，能在常温下实现大规模制备，适合于工业化生产。

技术领域

本发明属于纳米金属催化剂制备技术领域，涉及到一种壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂及其制备方法。

技术背景

在现有纳米金催化剂中，由于纳米金粒径小、表面活化能高，极易团聚，从而使得反应活性显著降低。基于上述问题，研究者尝试将纳米金颗粒负载在载体上来提高催化剂的活性和稳定性，其中碳材料如碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯（氧化石墨烯）、介孔碳等常被作为纳米金的载体材料，但是这些载体材料存在成本高、机械强度低、孔隙结构欠发达等问题，且这些碳材料的获取途径较为复杂，难以获取得到，同时由于这些碳材料的化学惰性，与纳米金的相互作用力较弱，使得其负载纳米金具有一定挑战性，如纳米金容易流失，催化剂活性下降明显，循环稳定性不高等，因此能否进一步增强纳米金与碳载体之间的结合力是目前负载型纳米金催化剂所关注的问题之一。另外，现有负载型纳米金催化剂的制备方法包括浸渍法、沉积-沉淀法、共沉淀法、化学气相沉积法等，这些方法存在以下缺点：纳米金负载不完全、制备过程重复性差、极易受溶剂化效应和金属组分的团簇效应影响，从而导致纳米金分散性差、催化剂结构不稳定（稳定性差）、贵金属用量过高，且制备过程中需要加入硼氢化钠、联氨等化学试剂，而这些化学试剂会对环境造成二次污染，不符合绿色化学的主题。此外，现有沉积-沉淀法、浸渍法等方法难以实现纳米金高分散负载在碳载体材料上。因此，获得一种纳米金颗粒分散性好、机械强度高、稳定性好、催化活性好的负载型纳米金催化剂，对于扩大负载型纳米金催化剂的应用领域具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种纳米金颗粒分散性好、机械强度高、催化活性好、稳定性好的壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂，还提供一种工艺简单、原料廉价、生产成本低的壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂，所述壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂包括活性焦、壳聚糖和纳米金颗粒；所述活性焦表面修饰壳聚糖形成壳聚糖/活性焦复合物；所述壳聚糖/活性焦复合物上负载有纳米金颗粒。

上述的壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂，进一步改进的，所述壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂中纳米金颗粒的质量百分比为0.84wt%～13.40wt%；所述壳聚糖与活性焦的质量比为0.1～0.6。

上述的壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂，进一步改进的，所述纳米金颗粒的平均粒径为5.27±2.02nm～30.61±13.58nm。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种上述的壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将壳聚糖悬浮液和活性焦悬浮液混合，超声，搅拌，离心，洗涤，烘干，得到壳聚糖/活性焦复合物；

S2、将步骤S1中得到的壳聚糖/活性焦复合物制成壳聚糖/活性焦复合物悬浮液，逐滴加入氯金酸溶液，超声，搅拌，离心，洗涤，烘干，得到壳聚糖修饰活性焦原位负载纳米金催化剂。

上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述壳聚糖悬浮液和活性焦悬浮液的体积比为1∶5～2∶5；