[发明专利]一种基于生物法的核-壳结构纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于生物法的核‑壳结构纳米复合材料及其制备方法，该纳米复合材料是先由经络合剂修饰的氨基酸作为生物软模板来衍生活性氧化物介孔TiO₂空心纳米球，然后在其表面以芳樟树叶提取液为生物还原剂得到分散均匀的Au纳米颗粒，再原位生长惰性氧化物ZrO₂层进行封装，最终得到具有核‑壳结构的纳米复合材料，并应用于苯甲醇的液相选择性氧化反应。采用本方法制备的纳米复合材料具有高的热稳定性和优异的催化反应性能，在纳米催化领域表现出良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于生物法的核-壳结构纳米复合材料及其制备方法，属于纳米复合材料的制备技术。

背景技术

随着纳米材料及其制备技术的深入研究与快速发展，具有独特物理化学性质的金属氧化物和贵金属纳米颗粒受到了广泛的关注。通过对纳米材料制备技术的调控，调节材料的表面形貌与尺寸，从而赋予材料新的功能，有助于改善其反应性能，并拓展其应用领域。

专利CN105854878A提供了一种复合金属氧化物负载的Pt基纳米金属催化剂及制备方法，该催化剂是先通过金属盐溶液、氯铂酸溶液与硼氢化钾溶液在胶体磨中混合后高速成核，再利用动力学控制水热反应，实现金属氧化物的复合和贵金属的还原而制得的。专利CN104128199B公开了一种纳米金催化剂及其制备方法，该催化剂是先将含金酸还原为纳米Au，将该纳米Au与聚合物粘结剂混合后加入硅源、铝源反应得到催化剂前驱体，再将模板剂加入催化剂前驱体进行水热反应得到核壳结构的纳米金催化剂。专利CN101972650A报道了一种高反应稳定性的纳米贵金属催化剂及其制备方法，该催化剂是以贵金属为活性组分，以TiO_x-Al₂O₃、SnO_x-Al₂O₃、MO_x修饰的TiO_x-Al₂O₃或者MO_x修饰的SnO_x-Al₂O₃为载体。尽管这些催化剂具有较高的热稳定性与催化反应活性，但是作为载体的金属氧化物粒径分布、分散性、界面性和稳定性的调控较差，而且采用化学试剂或者还原气体作为还原剂制备的贵金属纳米颗粒的还原程度、分散性和稳定性还有进一步提高的空间。因此，积极探索纳米复合材料的制备方法,以获得具有高热稳定性和优异催化活性的多功能纳米复合材料具有十分重要的意义。

近年来，由于生物分子特殊的纳米级结构单元以及良好的自组装性能，生物模板法成为合成粒径分布均匀、界面性与稳定性高的金属氧化物中最具潜力的方法。同时，采用生物质还原制备分散性和稳定性高的贵金属纳米颗粒，不需添加额外的还原剂或稳定剂，具有反应条件温和、还原速度快、纳米颗粒分散性和稳定性高等优点，越来越受到研究者的关注。因此，本发明首先通过生物软模板法来衍生活性金属氧化物，然后在其表面均匀分散生物还原得到的贵金属纳米颗粒，最后原位生长惰性氧化物层进行封装得到具有核-壳结构的纳米复合材料，考察其对苯甲醇的液相选择性氧化反应性能的影响，以获得具有高热稳定性与优异反应性能的催化剂。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于生物法的核-壳结构纳米复合材料及其制备方法，该纳米复合材料具有高的热稳定性和优异的反应性能，在纳米催化领域表现出良好的应用前景。

技术方案：本发明是提供一种基于生物法的核-壳结构纳米复合材料及其制备方法。该复合材料的内核为经络合剂修饰的氨基酸作为生物软模板衍生的活性氧化物介孔TiO₂空心纳米球，核与壳之间是以芳樟树叶提取液为生物还原剂制得的分散均匀的Au纳米颗粒，壳层为原位生长的惰性氧化物ZrO₂层。

其中，

所述的络合剂为乙二胺四乙酸、柠檬酸钠、酒石酸钠、乙二胺或三乙烯四胺中的一种或几种的组合。