[发明专利]一种磁性纳米催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种磁性纳米催化剂的制备方法，该方法为：先由多巴胺自聚反应在四氧化三铁(Fe₃O₄)亚微球表面形成聚多巴胺层(PDA)，即得到Fe₃O₄@PDA亚微球，然后将该亚微球转移到溶剂中，加入过渡金属(M)盐溶液，在适当的温度下反应一定时间，得到金属纳米粒子(NPs)负载于Fe₃O₄@PDA表面的复合物，即Fe₃O₄@PDA‑M NPs。该方法中用到的溶剂可以是水或乙醇，过渡金属可以是钯、金、钌、铂等离子化合物，反应温度可以在30～100℃。该方法无需另加还原剂即可形成金属纳米粒子。

技术领域

本发明涉及一种磁性纳米催化剂的制备方法。

背景技术

四氧化三铁(Fe₃O₄)微纳米粒子具有优良的磁学性质和微波吸收功能，在诸多领域具有广泛的应用，与其他金属微纳米粒子相比，其制备过程较为简单，且材料价格更低廉易得，适合工业化生产。但是单个四氧化三铁微纳米球通常会发生团聚等现象，不利于催化反应，因此常使用二氧化硅、多巴胺、表面活性剂等物质包裹四氧化三铁，使得Fe₃O₄粒子均匀分散，表现出良好的亲水性。尤其是Fe₃O₄亚微米粒子还具备超顺磁性，无外加磁场时可快速分散在反应体系中充分接触反应物参与反应，又可在外加磁场的作用下迅速聚集而从反应体系中分离，把纳米过渡金属负载在磁性亚微米级粒子上，提高了过渡金属的稳定性，同时可以保持其催化活性，催化剂的回收更为方便。

改性的Fe₃O₄亚微球表面可以引入铂、金、钯、银等高活性的过渡金属，这些金属可以是离子型的，也可以是零价态的。零价态的纳米过渡金属通常通过还原沉淀法负载在Fe₃O₄亚微球表面，常用还原剂有水合肼、硼氢化合物及抗败坏血酸等，过渡金属的形状、大小及分散度受还原剂种类及Fe₃O₄亚微球表面性质等条件影响。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种磁性纳米催化剂的制备方法，使Fe₃O₄亚微球负载过渡金属纳米粒子的工艺更加简便高效。本发明特点在于：改进了过渡金属离子还原形成纳米粒子的方法，Fe₃O₄亚微球表面负载纳米过渡金属离子时无需另加还原剂，通过Fe₃O₄亚微球表面的聚多巴胺层吸附过渡金属离子，并直接被聚多巴胺层还原成零价态的金属纳米粒子。

磁性纳米催化剂制备方案如下：先由多巴胺自聚反应在四氧化三铁亚微球表面形成聚多巴胺层(PDA)，即得到Fe₃O₄@PDA亚微球，然后将该亚微球转移到溶剂中，加入过渡金属(M)盐溶液，在适当的温度下反应一定时间，得到金属纳米粒子(NPs)负载于Fe₃O₄@PDA表面的复合物，即Fe₃O₄@PDA-M NPs。该方案中用到的溶剂可以是水或乙醇，过渡金属可以是钯、金、钌、铂等离子化合物，反应温度可以在30～100℃。

附图说明

图1为Fe₃O₄@PDA-Pd NPs催化剂的电镜扫描图像；图2为Fe₃O₄@PDA-Au NPs催化剂的电镜扫描图像；图3为Fe₃O₄@PDA-Ru NPs催化剂的电镜扫描图像；图4为Fe₃O₄@PDA-Pt NPs催化剂的电镜扫描图像。

具体实施方式