一种负载在含氮载体的贵金属纳米粒子催化剂的制备方法与流程

本发明属于材料制备，涉及贵金属纳米粒子的制备方法。

背景技术：

1、当物质的尺寸达到足够小的尺度时（一般是纳米尺度，即1~100 nm），物质会表现出许多与宏观材料不同的优异性质。例如，当金属纳米粒子（尤其是贵金属纳米粒子，pd、pt、au、ag等）粒径从10 nm减小到1 nm时，其在催化领域中起关键作用的表面原子数量将从20%增加到90%。但是当金属纳米粒径过小时，会引起金属纳米粒子表面缺陷和比表面张力增加，从而导致金属纳米粒子的稳定性降低。

2、贵金属由于其优异的催化性能而被广泛用作催化剂，其中贵金属纳米粒子催化剂是运用较多的一种。然而此类催化剂中的贵金属纳米粒子也存在着较差的表面原子稳定性和易团聚两大缺点。为了克服这些缺点，基于载体和金属活性位点的协同作用，科学家们开发了负载型贵金属纳米粒子催化剂，用于提高贵金属纳米粒子的稳定性和催化活性，合适的载体成为了稳定贵金属纳米粒子的关键。目前也有许多载体用于稳定贵金属纳米粒子，例如chen等人将pd纳米粒子选择性地锚定到由碱洗氧化石墨烯（bgo）构建的气凝胶中的sp2域，这种强耦合相互作用大大提高了pd纳米粒子催化转化水污染物的性能及稳定性（sci. total. environ. 771 (2021) 145396）。类似地，yang等人将pt纳米粒子镶嵌在二氧化铈上大大提高了pt纳米粒子催化剂的热稳定性（adv. sci. 2017, 4, 1700056）。除了这种相互作用外，通过空间限域的方法将贵金属纳米粒子封存在载体的空腔内同样可以提高贵金属纳米粒子的稳定性以及催化性能（chem. eng. j. 328 (2017) 977–987. j.mater. chem. a, 2018, 6, 18242）。

3、以上的研究都是通过选用合适的载体制备了负载型贵金属纳米粒子催化剂，都大大提高了贵金属纳米粒子的稳定性以及催化性能，但是这些载体合成步骤繁琐以及需要较高温度，因此选用合成简单的载体制备负载型贵金属纳米粒子催化剂已成为重要研究方向之一。

技术实现思路

1、本发明目的是克服现有技术的不足，提出一种合成简单的含氮多孔有机聚合物载体用于制备负载型贵金属纳米粒子催化剂的方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的。

3、本发明所述的一种负载在含氮载体的贵金属纳米粒子催化剂的制备方法，包括以下步骤。

4、（1）将含有偶氮二异丁腈浓度为2.0~2.5g/l的乙酸乙酯混合溶液加入聚四氟乙烯反应皿中，随后将含氮反应物与对二乙烯基苯以1:2~4的摩尔比依次加入反应皿中，搅拌均匀后将聚四氟乙烯反应皿放入水热釜内，拧紧后放入烘箱，通过水热法合成含氮多孔有机聚合物载体，合成条件：100 ℃温度下聚合24小时。

5、优选地，步骤（1）中含有偶氮二异丁腈浓度为2.3g/l；含氮反应物与对二乙烯基苯的摩尔比为1:3。

6、（2）将步骤（1）合成的含氮多孔有机聚合物载体超声分散在乙醇溶液中，然后再加入贵金属反应液，搅拌4-6小时后生成混合物。

7、（3）将步骤（2）制得的混合物加入到新制的硼氢化钠水溶液进行还原，搅拌2-6小时，生成催化剂前驱体。

8、（4）将步骤（3）制得的催化剂前驱体依次进行水和乙醇洗涤，干燥处理后获得负载型贵金属纳米粒子催化剂，其中，贵金属理论负载量为2%。

9、步骤（1）所述的含氮反应物包括1-乙烯基咪唑、2-乙烯基咪唑、2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶中的任意一种。

10、步骤（3）所述的贵金属反应液中贵金属为氯钯酸、氯金酸或氯铂酸中的任意一种。

11、本发明制备方法简单并且适用性高，可用于制备多种贵金属纳米粒子催化剂，并且所用的原料价格低廉。本发明主要通过水热法合成含氮载体，后用硼氢化钠还原法将贵金属纳米粒子负载在含氮载体上。通过贵金属纳米粒子与含氮载体的配位作用，可大大提高贵金属纳米粒子催化剂的稳定性，在催化领域内具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种负载在含氮载体的贵金属纳米粒子催化剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种负载在含氮载体的贵金属纳米粒子催化剂的制备方法，其特征是步骤（1）中含有偶氮二异丁腈浓度为2.3g/l。

3.根据权利要求1所述的一种负载在含氮载体的贵金属纳米粒子催化剂的制备方法，其特征是步骤（1）中含氮反应物与对二乙烯基苯的摩尔比为1:3。

技术总结
一种负载在含氮载体的贵金属纳米粒子催化剂的制备方法。通过水热法合成了含氮多孔有机聚合物载体，硼氢化钠还原法将贵金属还原，将贵金属纳米粒子负载在对应的含氮多孔有机聚合物载体上，成功制备了负载型贵金属纳米粒子催化剂。本发明优点在于将贵金属纳米粒子负载在含氮载体上，调控贵金属纳米粒子与载体的相互作用，提高了贵金属纳米粒子的稳定性。本发明方法简单，原料可选性多，工艺安全，为提高贵金属纳米粒子催化剂稳定性提出了一种新思路，所合成的负载型贵金属纳米粒子催化剂在催化领域内有良好的运用前景。

技术研发人员：丁顺民,刘森群,陈嘉恒,王诗棋,曾蓉,叶文波,王全
受保护的技术使用者：江西贝特利新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13