一種含有貴金屬的納米片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種貴金屬@H1.Q7Ti1.73Ο4.H2O納米片及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)己酮是一種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，具有高溶解性和低揮發(fā)性，可以作為特種溶劑，對(duì)聚合物如硝化棉及纖維素等是一種理想的溶劑;也是重要的有機(jī)化工原料，是制備尼龍、己內(nèi)酰胺和己二酸的主要中間體。隨著社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展的需要環(huán)己酮的用途不斷擴(kuò)大，特別是作為一種高檔的有機(jī)溶劑，在涂料、油墨、膠粘劑等行業(yè)被廣泛應(yīng)用，形成了較大的商品市場(chǎng)。目前常用于生產(chǎn)環(huán)己酮的方法有苯酚加氫法，環(huán)己烯水合法以及環(huán)己烷氧化法。然而這些制備環(huán)己酮的方法中存在著能耗高，成本大，副產(chǎn)物多，步驟繁雜，反應(yīng)速率慢，污染大，效率低等問題。因此為了解決這些缺點(diǎn)以滿足社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的需要和經(jīng)濟(jì)環(huán)境的要求，開發(fā)清潔、環(huán)保、高效的環(huán)己酮生產(chǎn)方法具有非常重大的意義。如何實(shí)現(xiàn)這一要求引起各國(guó)科研工作者們的廣泛關(guān)注。到目前為止，很多苯酚液相和氣相加氫條件下催化苯酚羥化反應(yīng)制備環(huán)己酮的催化劑被開發(fā)出來，特別是負(fù)載金屬納米顆粒的無機(jī)材料，它們?yōu)榇龠M(jìn)苯酚的羥化制備環(huán)己酮提供了新思路和方法。然而這些催化劑大多都需要在加熱，高壓或者多相溶劑才能實(shí)現(xiàn)。此外，貴金屬納米粒子的均勻分散，以及粒徑的大小對(duì)催化劑的催化活性都將產(chǎn)生影響。如果能使金屬納米粒子均勻分散在材料表面，并且催化劑能在常溫常壓等溫和的條件下實(shí)現(xiàn)苯酚羥化制備環(huán)己酮的高效的轉(zhuǎn)化，將有利于不可再生能源的節(jié)約和環(huán)境污染的降低。
[0003]而在近幾十年來人們對(duì)于清潔能源的探索從未停止，光解水制氫作為一種利用太陽能制備清潔能源的方法一直是人們研究的熱點(diǎn)，光催化劑的研究是最重要的研究熱點(diǎn)之一，到目前為止已經(jīng)有很多光催化劑被開發(fā)出來，其中二維材料由于其本身的獨(dú)特結(jié)構(gòu)成為今年研究的熱點(diǎn)之一。
[0004]無機(jī)二維(2D)片狀納米材料是一類分子或原子厚度并具有各向異性的片狀結(jié)構(gòu)，是一種納米級(jí)的特殊材料。同時(shí)也是重要的功能材料之一，其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)使之在催化，吸附，傳導(dǎo)等方面有著重要的應(yīng)用。貴金屬Au，Pd，Pt具有較好的電學(xué)傳導(dǎo)和催化性能，在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的價(jià)值，將貴金屬納米顆粒均勻地分散到納米片表面形成復(fù)合材料不僅可以保持納米片本身的優(yōu)點(diǎn)，而且金屬納米顆粒與納米片形成協(xié)同作用。用光沉積還原的方式制備高分散的納米片已經(jīng)得到很多研究者的認(rèn)可，將金屬納米粒子以光沉積的方式負(fù)載到納米片的表面形成的復(fù)合材料在多相催化反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)越的性能和誘人的前景。光催化是多相催化的一種，作為一種可利用清潔可再生的太陽能來實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的具有巨大潛力的技術(shù)，它具有綠色環(huán)保，無二次污染的特點(diǎn)，因此受到了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的高度關(guān)注。如果能結(jié)合二維納米材料的特點(diǎn)以及金屬納米顆粒的催化性能，將光沉積制備的金屬納米顆粒高分散于納米片的表面制備的復(fù)合材料用于光催化反應(yīng)生產(chǎn)清潔能源和苯酚的羥化反應(yīng)制備環(huán)己酮，這將為清潔能源的開發(fā)以及生產(chǎn)低成本的環(huán)己酮帶來新希望。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種MOH1.Q7Ti1.73 04.H20(M=Au，Pd，Pt)納米片及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明制得的漏H1.071^.730410納米復(fù)合材料可作為催化劑用于光催化反應(yīng)，該催化劑高效，無毒，制備方法簡(jiǎn)單，選擇性高，操作簡(jiǎn)單，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景，并且可以擴(kuò)展到其他兩類或更多類貴金屬的共沉積負(fù)載。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種貴金屬觀l.Q7Til.73 04.H20納米片:以Hl.Q7Ti 1.73Ο4.H2O納米片為載體，通過光沉積還原法將貴金屬納米顆粒負(fù)載于納米片表面上而制備的納米復(fù)合材料;所述的貴金屬為Au、Pd或Pt，貴金屬的負(fù)載量為0.5?10 wt%;貴金屬納米顆粒的粒徑為2-5 nm。
[0007]—種制備如上所述的貴金屬餅11.()71'；[1.7304‘1120納米片的方法:將超薄的單分子層H1.07Ti1.73CVH2O納米片分散于20-25 mL去離子水中，超聲攪拌直至其分散均勾，在攪拌下將金屬前驅(qū)體溶液逐滴加入，并繼續(xù)加入甲醇溶液，通氮?dú)?.5 h，紫外燈照射3-5 h，過濾，洗滌和烘干后，即得到貴金屬@ Hl.07Til.73O4.H2O納米片。
[0008]所述的金屬前驅(qū)體溶液為HAuCl4.4H20溶液、Pd(NO3)2.2H20溶液或H2PtCl6.6H20溶液中的一種。
[0009]所述的貴金屬OH1.Q7Ti1.7304.Η20納米片作為光催化反應(yīng)的催化劑的應(yīng)用。
[0010]所述的光催化反應(yīng)為光解水制氫的反應(yīng)或光誘導(dǎo)下常溫常壓羥化苯酚制備環(huán)己酮的反應(yīng)。
[0011]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)本發(fā)明制得的^H1.071^.7304.H2O納米復(fù)合材料可作為催化劑用于光催化反應(yīng)，該催化劑高效，無毒，制備方法簡(jiǎn)單，選擇性高，操作簡(jiǎn)單，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景；
(2)本發(fā)明的納米復(fù)合材料作為光解水制氫的催化劑，具有高效的光催化活性和反應(yīng)穩(wěn)定性；
(3)以本發(fā)明的納米復(fù)合材料作為催化劑，在光誘導(dǎo)、水為溶劑以及常溫常壓的反應(yīng)條件下，即可實(shí)現(xiàn)苯酚羥化制備環(huán)己酮;較傳統(tǒng)的環(huán)己酮合成方法，本發(fā)明的方法節(jié)約能耗，降低環(huán)境污染，節(jié)約成本以及選擇性更高；
(4)本發(fā)明的納米復(fù)合材料作為催化劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)操作方法簡(jiǎn)單，易于操作，有利于大規(guī)模的推廣使用。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的催化劑Pd..Q7Ti1.73 04.112(^?.071^.73 04.H2O納米片的X射線衍射(XRD)圖；
圖2是本發(fā)明的催化劑PdOH1.07Τ?1.7304.H2O的透射電子顯微鏡(TEM)圖和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)圖；
圖3是本發(fā)明的以PdOH1.Q7Ti1.7304.Η20納米片為催化劑在光誘導(dǎo)下催化苯酚羥化生成環(huán)己酮的轉(zhuǎn)化率-時(shí)間曲線:曲線(a，b)分別是有催化劑和光照的條件下苯酚羥化轉(zhuǎn)化率和環(huán)己酮的產(chǎn)率情況； 圖4是本發(fā)明的MOH1.Q7Ti1.7304.H2O(Au，Pd，Pt)納米片的紫外-可見漫反射圖； 圖5是本發(fā)明擴(kuò)展的畫出.071^1.7304他0(411，？(1^)納米片為催化劑光解水制氫活性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0014]實(shí)施例1 HnTiuOr H2O納米片的制備
將摩爾比為2.4:0.8:10.4的K2CO3,Li2CO3和T12研磨均勻后，置