一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂及其制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。制备方法为：以乙醇和水的混合物为溶剂，以间苯二酚和甲醛为模板，氨水为催化剂，搅拌得到反应液A，在反应液A中加入正硅酸丙酯经过水解得到胶体溶液，去除模板得到SiO2；将SiO2与硅烷偶联剂在甲苯中发生硅烷偶联反应得到氨基改性SiO2；以无水乙醇为溶剂，加入氨基改性SiO2，以AgNO3溶液为前驱体溶液，经过浸渍法得到反应液B；将PVP和NaBH4加入到反应液B中，经过原位还原得到绒花状Ag/SiO2。本发明专利技术控制二氧化硅的微观形貌，增大载体的比表面积，提供更多反应位点，保证金属Ag的分散性，提高催化性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，更具体的涉及一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]催化剂载体又称担体，是负载型催化剂的组成之一，是催化剂活性组分的骨架，支撑活性组分，使活性组分得到分散，同时还可以增加催化剂的强度。但载体本身一般并不具有催化活性。二氧化硅因其密度低、分散性好，具有优异的光学和化学性能等，可应用于催化剂载体。
[0003]传统的制备二氧化硅载体过程中，如果实现对载体微观形貌的控制，需要使用表面活性剂或者比较复杂的模板，制备过程比较复杂而且耗时；制备的二氧化硅作为载体应用时，负载不稳定，催化活性差。
[0004]基于此，本申请提供了一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂的制备方法，提高催化性能。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术提供了一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂及其制备方法和应用，通过对二氧化硅载体微观形貌控制，增大载体的比表面积，提供更多的反应位点，保证金属纳米粒子的分散性，提高催化性能。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1、制备SiO2[0008]以乙醇和水的混合物作为溶剂，以间苯二酚和甲醛为模板，氨水为催化剂，搅拌至溶液变为棕黄色，得到反应液A，在反应液A中加入正硅酸丙酯经过水解得到深棕色的胶体溶液；胶体溶液经过洗涤，干燥后，去除模板得到SiO2；步骤2、制备绒花状Ag/SiO2[0009]将SiO2与硅烷偶联剂在甲苯中发生硅烷偶联反应得到氨基改性SiO2；
[0010]以无水乙醇为溶剂，加入氨基改性SiO2，以AgNO3溶液为前驱体溶液，经过浸渍法得到反应液B；
[0011]以PVP为分散剂，NaBH4为还原剂，加入到反应液B中，经过原位还原得到绒花状Ag/SiO2。
[0012]优选的，步骤1中，混合物中乙醇和水的体积比为7:1，混合物、间苯二酚、甲醛、正硅酸丙酯的比例为80ml：0.4
‑
0.5g：0.56
‑
0.6ml：2.6
‑
3.1ml；正硅酸丙酯和氨水的比例为2.6：3
‑
4ml；水解的处理温度为30
‑
40℃，搅拌时间为24
‑
30h。
[0013]优选的，步骤1中，去除模板的方法为煅烧，煅烧温度为600
‑
650℃，煅烧时间为4
‑
5h。
[0014]优选的，步骤2中，甲苯、SiO2与硅烷偶联剂的比例为100ml：1
‑
1.5g：2
‑
3ml；硅烷偶
联反应的温度为80
‑
90℃，回流时间为18
‑
20h。
[0015]优选的，步骤2中，AgNO3溶液的浓度为1.44
‑
1.5mg/ml，无水乙醇、氨基改性SiO2、AgNO3溶液的比值为10ml：80
‑
85mg：10ml；浸渍法为25
‑
30℃避光反应80
‑
100min。
[0016]优选的，步骤2中，PVP和NaBH4的加入方法为：将PVP溶解于去离子水中得到PVP溶液，将NaBH4溶解于去离子水中得到NaBH4溶液中，将PVP溶液和NaBH4溶液依次逐滴加入到反应液B中；
[0017]其中，PVP和去离子水的比值为8
‑
9mg：5ml；NaBH4和去离子水的比值为4
‑
5mg/ml。
[0018]优选的，步骤2中，AgNO3溶液的浓度为1.44mg/ml，AgNO3、PVP、NaBH4的比值为14.4mg：8
‑
9mg：4
‑
5mg；原位还原为25
‑
30℃避光反应20
‑
30min。
[0019]本专利技术的第二个目的是提供上述方法制备的绒花状Ag/SiO2纳米催化剂。
[0020]本专利技术的第三个目的是提供上述绒花状Ag/SiO2纳米催化剂在催化还原对硝基苯酚的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022](1)、本专利技术以正硅酸丙酯为硅源，以甲醛和间苯二酚的低聚物醛酚树脂为模板剂，制备空腔微孔的SiO2纳米颗粒，然后通过氨基化改性，通过浸渍和原位还原，获得绒花状Ag/SiO2纳米颗粒。本专利技术对载体的微观形貌控制，增大载体的比表面积，提供更多的反应位点，保证金属纳米粒子的分散性，提高催化性能；
[0023](2)、本专利技术以正硅酸丙酯作为硅源，与较为常见的正硅酸乙酯相比，它水解速度较慢，可以实现与反应体系中多余的醛酚树脂共聚在核体表面，从而实现空腔、介孔的载体初微观形貌，可以增大载体的比表面积，增加活性位点，使负载的银纳米粒子具有更好的分散性，同时提供更多的反应通道，使催化反应时间缩短；
[0024]与传统的正硅酸乙酯制备的SiO2纳米颗粒相比，本专利技术制备的SiO2纳米颗粒具有较高的比表面积和催化活性。不需要使用表面活性剂就可以方便的实现对载体微观形貌的控制，所使用的模板只需要简单焙烧就可以去除，避免使用具有毒性和污染性的刻蚀试剂。
[0025](3)对硝基苯酚是一种水污染物，对人类和动物都有严重的健康影响。通过化学还原法对其进行处理，该方法是以金、银、钯和铂等活性组分贵金属作为催化剂，以NaBH4为还原剂，在室温下将4
‑
NP还原为4
‑
AP。而金属纳米粒子由于容易团聚，很容易失去活性，所以，合适的载体对于提高金属纳米粒子的分散性保障催化活性具有非常重要的意义，因此，本专利技术以正硅酸丙酯为硅源制备的二氧化硅载体保证了金属纳米粒子的分散性。
附图说明
[0026]图1为对比例1制备的二氧化硅的扫描电镜图；
[0027]图2为实施例1制备的二氧化硅的扫描电镜图；
[0028]图3为对比例1制备的Ag/SiO2的透射图；
[0029]图4为实施例1制备的Ag/SiO2的透射图；
[0030]图5为实施例1和对比例1制备的氨基改性二氧化硅的BET测试曲线图，其中，图5中A处为实施例1和对比例1制备的氨基改性二氧化硅比表面积图；
[0031]图6为图5A处的放大图；
[0032]图7为实施例1和对比例1制备的Ag/SiO2的X射线衍射图；
[0033]图8为实施例1和对比例1制备的Ag/SiO2催化对硝基苯酚对比图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制备SiO2以乙醇和水的混合物作为溶剂，以间苯二酚和甲醛为模板，氨水为催化剂，搅拌至溶液变为棕黄色，得到反应液A，在反应液A中加入正硅酸丙酯经过水解得到深棕色的胶体溶液；胶体溶液经过洗涤，干燥后，去除模板得到SiO2；步骤2、制备绒花状Ag/SiO2将SiO2与硅烷偶联剂在甲苯中发生硅烷偶联反应得到氨基改性SiO2；以无水乙醇为溶剂，加入氨基改性SiO2，以AgNO3溶液为前驱体溶液，经过浸渍法得到反应液B；以PVP为分散剂，NaBH4为还原剂，加入到反应液B中，经过原位还原得到绒花状Ag/SiO2。2.根据权利要求1所述的一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，混合物中乙醇和水的体积比为7:1，混合物、间苯二酚、甲醛、正硅酸丙酯的比例为80ml：0.4
‑
0.5g：0.56
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0.6ml：2.6
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3.1ml；正硅酸丙酯和氨水的比例为2.6：3
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4ml；水解的处理温度为30
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40℃，搅拌时间为24
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30h。3.根据权利要求1所述的一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，去除模板的方法为煅烧，煅烧温度为600
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650℃，煅烧时间为4
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5h。4.根据权利要求1所述的一种绒花状Ag/SiO2纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2中，甲苯、SiO2与硅烷偶联剂的比例为100ml：1
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1.5g：2
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【专利技术属性】
技术研发人员：周颖梅，蔡可迎，何昌春，张强，王芙蓉，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：