本发明专利技术公开了一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，包括如下步骤：(1)制备SiO2；(2)将制备的SiO2超声分散于异丙醇溶液中，加入APTES，产物经乙醇离心洗涤，得SiO2‑NH2；(3)将SiO2‑NH2超声分散于乙醇溶液中，加入H2PdCl4溶液，加入NaBH4溶液，产物经乙醇离心洗涤，得Pd/SiO2‑NH2；(4)将制备的Pd/SiO2‑NH2分散在去离子水中，加入乙醇溶液，依次加入CTAB、间苯二酚和NH3·H2O，加入甲醛溶液，冷却，产物经乙醇离心洗涤后干燥，得Pd/SiO2‑NH2@RF；(5)制得的Pd@SiO2‑NH2@RF焙烧分散在去离子水中，加入HF溶液，常温刻蚀，经离心和水洗涤后干燥焙烧氧化和氢气条件下还原，得到多核一壳蛋黄壳结构催化剂Pd@HCS。本发明专利技术的催化剂为一壳多核结构，同一个碳壳内拥有多个Pd粒子，具有催化接触面积大，催化效率高的特点。
Preparation of Pd@HCS Catalyst with One Shell and Multi-Nucleus Yolk Shell
【技术实现步骤摘要】
一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法
本专利技术涉及一种催化剂Pd@HCS的制备方法，特别是一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法。
技术介绍
H2和O2直接合成H2O2绿色环保、原子经济性和工艺简单等优点，一直以来受到研究者的广泛关注，有望替代传统蒽醌法合成H2O2的合成方法。然而，H2O2的选择性和产率依然很低，这是由于除了主反应(式1-1)发生外，同时还存在三个副反应(式1-2,1-3和1-4)，因此降低了H2O2选择性和产率。H2+O2→H2O2△G0298K＝-120.4kJ/mol(1-1)H2+1/2O2→H2O△G0298K＝-237.2kJ/mol(1-2)H2O2→H2O+1/2O2△G0298K＝-116.8kJ/mol(1-3)H2O2+H2→2H2O△G0298K＝-354.0kJ/mol(1-4)为了提高H2O2的选择性和产率，研究者一直致力于催化剂研究，Pd通常被作为活性组分制备Pd基催化剂用于直接合成H2O2。目前，Pd基催化剂主要有Pd基负载型催化剂，然而负载型催化剂活性组分Pd易迁移团聚和脱落。鉴于此，研究者设计合成了一种新型蛋黄壳Pd基催化剂。但是现目前的核壳结构的H2O2催化剂均为一核一壳结构，一个碳壳内只含有一个Pd粒子，由于真正起到催化作用的是内部的Pd粒子，因此，单核结构难免会降低反应气与Pd粒子的接触面积，从而降低催化效率。因此，如何提高核壳结构的催化剂的催化效率很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法。本专利技术的催化剂为一壳多核结构，同一个碳壳内拥有多个Pd粒子，具有催化接触面积大，催化效率高的特点。本专利技术的技术方案：一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，包括如下步骤：(1)制备SiO2：将乙醇、去离子水和NH3·H2O混合溶液于20-30℃下搅拌均匀，然后加入TEOS并反应1-3h，产物经乙醇离心洗涤，得SiO2；(2)SiO2-NH2的制备：将制备的SiO2超声分散于异丙醇溶液中，于70-90℃下搅拌均匀，然后加入APTES，并保持该温度回流2-4h，然后冷却至室温，产物经乙醇离心洗涤，得SiO2-NH2；(3)Pd/SiO2-NH2的合成：首先，将SiO2-NH2超声分散于乙醇溶液中，于30-40℃搅拌均匀；然后加入H2PdCl4溶液，搅拌1-3h；最后，加入NaBH4溶液，反应20-40min，产物经乙醇离心洗涤，得Pd/SiO2-NH2；(4)Pd/SiO2-NH2@RF的制备：首先，将制备的Pd/SiO2-NH2超声均匀分散在去离子水中，随后加入乙醇溶液，在30-40℃下搅拌均匀后，依次加入CTAB、间苯二酚和NH3·H2O，搅拌至形成均匀的分散液；然后加入甲醛溶液，反应12-20h后冷却至室温，产物经乙醇离心洗涤后于在40-60℃烘箱干燥10-15h，得Pd/SiO2-NH2@RF；(5)一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备：制得的Pd@SiO2-NH2@RF在氮气气氛下550-650℃下焙烧1-3h得Pd@SiO2@C，将Pd@SiO2@C分散在去离子水中，加入HF溶液，常温刻蚀20-30h，经离心和水洗涤后于70-90℃干燥10-15h，200-300℃下焙烧氧化1-3h和氢气条件下还原2-3h，得到多核一壳蛋黄壳结构催化剂Pd@HCS。前述的一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，所述步骤(1)中，是将62ml乙醇、25ml去离子水和1.5mlNH3·H2O混合，然后加入4.5mlTEOS。前述的一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，所述步骤(2)中，是将制备的SiO2超声分散于180ml异丙醇溶液中，搅拌后加入1.5mlAPTES。前述的一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，所述步骤(3)中，是先将SiO2-NH2超声分散于100ml乙醇溶液中，搅拌后加入1mlH2PdCl4溶液，最后，加入300μlNaBH4溶液。前述的一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，所述H2PdCl4溶液的浓度为0.075M，NaBH4溶液的浓度为10wt％。前述的一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，所述步骤(4)中，是先将制备的Pd/SiO2-NH2超声均匀分散在70ml去离子水中，随后加入30ml乙醇溶液，搅拌后，依次加入2.0gCTAB、0.35g间苯二酚和0.2mlNH3·H2O；然后加入0.5ml甲醛溶液。前述的一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，所述步骤(5)中，是将Pd@SiO2@C分散在35ml去离子水中，加入5mlHF溶液。前述的一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，所述步骤(1)、(2)、(3)和(4)中的乙醇离心洗涤以及步骤(5)中的离心和水洗涤的次数均为2-4次。本专利技术的有益效果本专利技术通过上述工艺，制作出了具有一壳多核结构的催化剂Pd@HCS，如图1所示，碳壳中的Pd粒子数量明显增加，因此，可以大大增加一个碳壳内Pd粒子的比表面积，从而提供更多的反应气反应位点，提高了催化效率。附图说明附图1为本专利技术催化剂的合成路线图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例实施例1：一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，步骤如下：(1)制备SiO2：将62ml乙醇、25ml去离子水和1.5mlNH3·H2O混合溶液于25℃下搅拌15min，然后加入4.5mlTEOS并反应2h，产物经乙醇离心洗涤3次，得SiO2；(2)SiO2-NH2的制备：将制备的SiO2超声分散于180ml异丙醇溶液中，于80℃下搅拌5min，然后加入1.5mlAPTES，并保持该温度回流3h，冷却至室温，产物经乙醇离心洗涤3次，得SiO2-NH2；(3)Pd/SiO2-NH2的合成：首先，将SiO2-NH2超声分散于100ml乙醇溶液中，于35℃搅拌10min；然后加入1mlH2PdCl4溶液(0.075M)，搅拌2h；最后，加入300μlNaBH4溶液(10wt％)，反应30min，产物经乙醇离心洗涤3次，得Pd/SiO2-NH2；(4)Pd/SiO2-NH2@RF的制备：首先，将制备的Pd/SiO2-NH2超声均匀分散在去离子水(70ml)中，随后加入30ml乙醇溶液，在35℃下搅拌10min后，依次加入2.0gCTAB、0.35g间苯二酚和0.2mlNH3·H2O，搅拌1h形成均匀的分散液；然后加入0.5ml甲醛溶液，反应16h后冷却至室温，产物经离心和乙醇洗涤3次后于在50℃烘箱干燥12h，得Pd/SiO2-NH2@RF；(5)一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备：制得的Pd@SiO2-NH2@RF在氮气气氛下600℃下焙烧2h得Pd@SiO2@C，将Pd@SiO2@C分散在35ml去离子水中，加入5mlHF溶液，常温刻蚀24h，经离心和水洗涤3次后于80℃干燥12h，250℃下焙烧氧化2h和氢气条件下还原2.5h，得到多核一壳蛋黄壳结构催化剂Pd@HCS。实施例2：一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，步骤如下：(1)制备SiO2：将62ml乙醇、25ml去离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备SiO2：将乙醇、去离子水和NH3·H2O混合溶液于20‑30℃下搅拌均匀，然后加入TEOS并反应1‑3h，产物经乙醇离心洗涤，得SiO2；(2)SiO2‑NH2的制备：将制备的SiO2超声分散于异丙醇溶液中，于70‑90℃下搅拌均匀，然后加入APTES，并保持该温度回流2‑4h，然后冷却至室温，产物经乙醇离心洗涤，得SiO2‑NH2；(3)Pd/SiO2‑NH2的合成：首先，将SiO2‑NH2超声分散于乙醇溶液中，于30‑40℃搅拌均匀；然后加入H2PdCl4溶液，搅拌1‑3h；最后，加入NaBH4溶液，反应20‑40min，产物经乙醇离心洗涤，得Pd/SiO2‑NH2；(4)Pd/SiO2‑NH2@RF的制备：首先，将制备的Pd/SiO2‑NH2超声均匀分散在去离子水中，随后加入乙醇溶液，在30‑40℃下搅拌均匀后，依次加入CTAB、间苯二酚和NH3·H2O，搅拌至形成均匀的分散液；然后加入甲醛溶液，反应12‑20h后冷却至室温，产物经乙醇离心洗涤后于在40‑60℃烘箱干燥10‑15h，得Pd/SiO2‑NH2@RF；(5)一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备：制得的Pd@SiO2‑NH2@RF在氮气气氛下550‑650℃下焙烧1‑3h得Pd@SiO2@C，将Pd@SiO2@C分散在去离子水中，加入HF溶液，常温刻蚀20‑30h，经离心和水洗涤后于70‑90℃干燥10‑15h，200‑300℃下焙烧氧化1‑3h和氢气条件下还原2‑3h，得到多核一壳蛋黄壳结构催化剂Pd@HCS。...
【技术特征摘要】
1.一种一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备SiO2：将乙醇、去离子水和NH3·H2O混合溶液于20-30℃下搅拌均匀，然后加入TEOS并反应1-3h，产物经乙醇离心洗涤，得SiO2；(2)SiO2-NH2的制备：将制备的SiO2超声分散于异丙醇溶液中，于70-90℃下搅拌均匀，然后加入APTES，并保持该温度回流2-4h，然后冷却至室温，产物经乙醇离心洗涤，得SiO2-NH2；(3)Pd/SiO2-NH2的合成：首先，将SiO2-NH2超声分散于乙醇溶液中，于30-40℃搅拌均匀；然后加入H2PdCl4溶液，搅拌1-3h；最后，加入NaBH4溶液，反应20-40min，产物经乙醇离心洗涤，得Pd/SiO2-NH2；(4)Pd/SiO2-NH2@RF的制备：首先，将制备的Pd/SiO2-NH2超声均匀分散在去离子水中，随后加入乙醇溶液，在30-40℃下搅拌均匀后，依次加入CTAB、间苯二酚和NH3·H2O，搅拌至形成均匀的分散液；然后加入甲醛溶液，反应12-20h后冷却至室温，产物经乙醇离心洗涤后于在40-60℃烘箱干燥10-15h，得Pd/SiO2-NH2@RF；(5)一壳多核蛋黄壳催化剂Pd@HCS的制备：制得的Pd@SiO2-NH2@RF在氮气气氛下550-650℃下焙烧1-3h得Pd@SiO2@C，将Pd@SiO2@C分散在去离子水中，加入HF溶液，常温刻蚀20-30h，经离心和水洗涤后于70-90℃干燥10-15h，200-300℃下焙烧氧化1-3h和氢气条件下还原2-3h，得到多核一壳蛋黄壳结构催化剂Pd@HCS。2.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：林倩，潘红艳，曹建新，刘鹏，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52
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