一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂及其生物还原制备方法技术

本发明专利技术属于纳米钯催化剂制备领域，具体涉及一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂及其生物还原制备方法。本发明专利技术具有高活性晶面的纳米钯催化剂中的纳米钯晶体粒径范围为5.61nm～33.35nm，纳米钯晶体形貌包括65～80％立方体、10～20％四面体、5～10％纳米棒和3～8％球体。本发明专利技术以植物萃取液为还原剂和保护剂，CTAB溶液为导晶剂，将钯盐水和CTAB溶液混合并加入植物萃取液在一定温度下进行还原反应制备出具有高活性晶面的纳米钯催化剂。本发明专利技术催化剂中的纳米钯晶体与纳米钯球体颗粒相比具有更多活性位点，从而表现出更优异的催化性能；本发明专利技术生物还原制备方法工艺简单，成本低，还原条件温和，解决了化学法原料成本高、制备过程复杂、对环境产生污染等问题。 1

A nano palladium catalyst with high activity crystal surface and its biologic reduction preparation method

The invention belongs to the field of preparation of nanometer palladium catalyst, in particular to a nano palladium catalyst with high active crystal surface and its biologic reduction preparation method. The particle size of nano palladium crystals in the nano palladium catalyst with highly active crystal surface is 5.61nm to 33.35nm, and the nano palladium crystal morphology includes 65 ~ 80% cubes, 10 ~ 20% tetrahedron, 5 ~ 10% nanorods and 3 to 8% spheres. The invention uses plant extract as reducing agent and protective agent, CTAB solution as a crystalline agent, mixing palladium brine with CTAB solution and adding plant extraction solution at a certain temperature to prepare a nano palladium catalyst with high active crystal surface. The nano palladium crystals in the catalyst have more active sites than nano palladium pellets, thus showing more excellent catalytic performance. The invention has simple process, low cost and mild reduction conditions, and solves the high cost of chemical raw materials, complex preparation process and pollution to the environment. And so on. One

【技术实现步骤摘要】
一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂及其生物还原制备方法
本专利技术属于纳米钯催化剂制备领域，具体涉及一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂及其生物还原制备方法。
技术介绍
贵金属纳米晶体的制备方法总体分为三类：气相法、液相法、固相法。气相法和固相法应用较少，液相法中化学还原法、水热法、溶胶-凝胶法等发展成熟，应用广泛。但是这些化学制备方法试剂繁多，处理过程复杂，成本较高，对环境会产生污染。随着“绿色化学”概念的提出，利用生物质废弃物为原料，通过生物还原法制备贵金属纳米晶体的研究越来越受到关注。贵金属纳米晶体在催化领域应用广泛，其催化性能受尺寸和形貌影响。对于某些对特定晶面有选择性和活性的反应，形貌影响更大。而利用生物质原料制备出具有高活性晶面的贵金属纳米催化剂以及制备方法未见报道。
技术实现思路
为解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂及其生物还原制备方法。本专利技术技术方案：一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂，所述纳米钯催化剂的纳米钯晶体粒径范围为5.61nm～33.35nm，所述纳米钯晶体的形貌包括立方体、四面体、纳米棒和球体，其中各形貌比例为：立方体65～80％，四面体10～20％，纳米棒5～10％，球体3～8％。一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂的生物还原制备方法，所述生物还原制备方法步骤如下：步骤一：将自然干燥的植物叶片研磨成粉末，按一定质量体积比将植物叶片粉末加入蒸馏水中并在一定温度的水浴中搅拌萃取一定时间，过滤除去滤渣，得到植物叶片萃取液，4℃保存备用；步骤二：在还原温度下按一定体积比将CTAB(十六烷基溴化铵)溶液和钯盐水混合并搅拌均匀，按照一定体积比将步骤一制得的植物叶片萃取液加入到混合溶液中，向反应体系中补充蒸馏水至一定反应总体积，在还原温度下进行还原反应；步骤三：步骤二还原反应结束后，取一定体积反应液并离心，收集离心沉淀并依次用异丙醇水溶液和蒸馏水各清洗三次，离心除去多余液体，将得到的纳米钯晶体置于一定体积乙醇溶液中超声分散即制成具有高活性晶面的纳米钯催化剂。进一步的，步骤一所述植物叶片粉末与蒸馏水的质量体积比为1g:(50～125)mL。进一步的，步骤一所述萃取温度为30～80℃，所述萃取时间为0.5～2h。进一步的，步骤二所述CTAB溶液的摩尔浓度为0.1mol/mL。进一步的，步骤二所述钯盐水浓度为0.01mol/mL，所述钯盐为Na2PdCl4，H2PdCl4或Pd(NO3)2中的一种。进一步的，步骤二所述CTAB溶液与钯盐水的体积比为1:5。进一步的，步骤二所述混合溶液与植物叶片萃取液的体积比为1:1～4，所述反应总体积为50mL。进一步的，步骤二所述还原温度为50～60℃，所述还原反应时间为4～12h。进一步的，步骤三所述反应液体积为40mL，所述乙醇溶液体积为3mL。本专利技术有益效果：一、本专利技术提供的具有高活性晶面的纳米钯催化剂中的纳米钯晶体以立方体、四面体、纳米棒形貌为主，由于立方体、四面体等晶体形貌具有更多的顶点原子和棱原子，活性位点更多，因此本专利技术纳米钯催化剂因具备高活性晶面而表现出优异的催化性能和催化效率。二、本专利技术利用植物叶片萃取液作为还原剂和保护剂，与化学法相比，植物生物质来源广泛，环境友好且可再生、成本低，还原过程条件温和，不用外加其他化学还原剂，所得纳米晶体分散性好，稳定性高。三、本专利技术采用CTAB溶液作为导晶剂，使制备的纳米钯晶体不再以球体为主，而是90％以上以立方体、四面体、纳米棒的形貌呈现，从而使本专利技术制备的纳米钯催化剂中的纳米钯晶体带有更多活性位点，从而表现出优异的催化性能。四、本专利技术生物还原制备方法通过增加纳米钯晶体表面的钯活性位点，提高钯利用率，在催化反应时仅需要较低的催化剂用量就能表现出很好的催化活性，与传统钯催化剂相比节约了贵金属原料成本。五、本专利技术生物还原制备方法工艺简单，解决了化学法原料成本高、制备过程复杂、对环境产生污染等问题。附图说明图1为实施例5制备的具有高活性晶面的纳米钯催化剂中纳米钯晶体的TEM谱图；图2为实施例8制备的具有高活性晶面的纳米钯催化剂中纳米钯晶体的TEM谱图；图3为实施例5制备的具有高活性晶面的纳米钯催化剂中纳米钯晶体的XRD谱图；图4为实施例7制备的具有高活性晶面的纳米钯催化剂和钯碳催化剂Pd/C催化甲醇氧化反应的CV曲线图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。实施例1一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂，所述纳米钯催化剂的纳米钯晶体粒径范围为5.61nm～33.35nm，所述纳米钯晶体的形貌包括立方体、四面体、纳米棒和球体，其中各形貌比例为：立方体65～80％，四面体10～20％，纳米棒5～10％，球体3～8％。本实施例一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂的生物还原制备方法，所述生物还原制备方法步骤如下：步骤一：将自然干燥的植物叶片研磨成粉末，按一定质量体积比将植物叶片粉末加入蒸馏水中并在一定温度的水浴中搅拌萃取一定时间，过滤除去滤渣，得到植物叶片萃取液，4℃保存备用；步骤二：在还原温度下按一定体积比将CTAB溶液和钯盐水混合并搅拌均匀，按照一定体积比将步骤一制得的植物叶片萃取液加入到混合溶液中，向反应体系中补充蒸馏水至一定反应总体积，在还原温度下进行还原反应；步骤三：步骤二还原反应结束后，取一定体积反应液并离心，收集离心沉淀并依次用异丙醇水溶液和蒸馏水各清洗三次，离心除去多余液体，将得到的纳米钯晶体置于一定体积乙醇溶液中超声分散即制成具有高活性晶面的纳米钯催化剂。实施例2一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂，所述纳米钯催化剂的纳米钯晶体粒径范围为5.61nm～33.35nm，所述纳米钯晶体的形貌包括立方体、四面体、纳米棒和球体，其中各形貌比例为：立方体65～80％，四面体10～20％，纳米棒5～10％，球体3～8％。本实施例一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂的生物还原制备方法，所述生物还原制备方法步骤如下：步骤一：将自然干燥的植物叶片研磨成粉末，按植物叶片粉末与蒸馏水的质量体积比为1g:(50～125)mL将植物叶片粉末加入蒸馏水中并在30～80℃温度的水浴中搅拌萃取0.5～2h，过滤除去滤渣，得到植物叶片萃取液，4℃保存备用；步骤二：在50～60℃还原温度下按1:5的体积比将0.1mol/mL的CTAB溶液和0.01mol/mL的钯盐水混合，所述钯盐为Na2PdCl4，H2PdCl4或Pd(NO3)2中的一种。按照混合溶液与植物叶片萃取液的体积比为1:1～4将步骤一制得的植物叶片萃取液加入到混合溶液中，向反应体系中补充蒸馏水至50mL的反应总体积，在50～60℃下进行还原反应4～12h；步骤三：步骤二还原反应结束后，取40mL反应液并离心，收集离心沉淀并依次用异丙醇水溶液和蒸馏水各清洗三次，离心除去多余液体，将得到的纳米钯晶体置于3mL乙醇溶液中超声分散即制成具有高活性晶面的纳米钯催化剂。实施例3一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂，所述纳米钯催化剂的纳米钯晶体粒径范围为5.61nm～33.35nm，所述纳米钯晶体的形貌包括立方体、四面体、纳米棒和球体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂，其特征在于所述纳米钯催化剂的纳米钯晶体

【技术特征摘要】
1.一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂，其特征在于所述纳米钯催化剂的纳米钯晶体粒径范围为5.61nm～33.35nm，所述纳米钯晶体的形貌包括立方体、四面体、纳米棒和球体，其中各形貌比例为：立方体65～80％，四面体10～20％，纳米棒5～10％，球体3～8％。2.一种如权利要求1所述具有高活性晶面的纳米钯催化剂的生物还原制备方法，其特征在于所述生物还原制备方法步骤如下：步骤一：将自然干燥的植物叶片研磨成粉末，按一定质量体积比将植物叶片粉末加入蒸馏水中并在一定温度的水浴中搅拌萃取一定时间，过滤除去滤渣，得到植物叶片萃取液，4℃保存备用；步骤二：在还原温度下按一定体积比将CTAB溶液和钯盐水混合并搅拌均匀，按照一定体积比将步骤一制得的植物叶片萃取液加入到混合溶液中，向反应体系中补充蒸馏水至一定反应总体积，在还原温度下进行还原反应；步骤三：步骤二还原反应结束后，取一定体积反应液并离心，收集离心沉淀并依次用异丙醇水溶液和蒸馏水各清洗三次，离心除去多余液体，将得到的纳米钯晶体置于一定体积乙醇溶液中超声分散即制成具有高活性晶面的纳米钯催化剂。3.根据权利要求2所述一种具有高活性晶面的纳米钯催化剂的生物还原制备方法，其特征在于步骤一所述植物叶片粉末与蒸馏水的质量体积比为1g:(50～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：白雪峰，彭徐文，崔泽琳，吕宏飞，樊慧娟，单雯妍，张雪，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院石油化学研究院，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23