CN102513126B - 一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102513126B
CN102513126B CN 201110344754 CN201110344754A CN102513126B CN 102513126 B CN102513126 B CN 102513126B CN 201110344754 CN201110344754 CN 201110344754 CN 201110344754 A CN201110344754 A CN 201110344754A CN 102513126 B CN102513126 B CN 102513126B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ldhs
shell structure
catalyst
core
magnetic nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110344754
Other languages
English (en)
Other versions
CN102513126A (zh
Inventor
张慧
米飞
刘婷
马跃文
殷双涛
袁方龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN 201110344754 priority Critical patent/CN102513126B/zh
Publication of CN102513126A publication Critical patent/CN102513126A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102513126B publication Critical patent/CN102513126B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法，属于磁性纳米催化材料领域。由层状双羟基复合金属氧化物(M2+)(M3+)-LDHs壳和Fe3O4磁性纳米粒子核组成的核壳结构复合物作为载体负载纳米金粒子，外壳(M2+)(M3+)-LDHs纳米片垂直交错取向生长，具有蜂巢状形貌，金纳米粒子担载在(M2+)(M3+)-LDHs纳米片表面，H2还原后得到多级核壳结构磁性纳米金催化剂Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHsAu。优点在于，该多级核壳结构磁性纳米金催化剂既具有较强的超顺磁性，又具有优良的催化醇氧化活性和选择性，以1-苯乙醇氧化为探针反应，空气为氧化剂80℃反应3h苯乙醛收率为99％。并且，制备方法简单，反应结束后通过外加磁场方便的富集回收再利用，重复使用5次催化活性没有降低。

Description

一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于磁性纳米催化材料技术领域，特别是提供了一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法。
技术背景
在有机合成中，氧化反应是一个重要的过程，对药物、精细化工和农业化工产品的反应中间体的官能化起着重要作用。无论是实验室制备还是工业生产，各种类型的氧化转化中，把醇氧化成羰基化合物的氧化过程占有重要地位。从化学性能以及在各种用途上讲，羰基化合物占有特殊的重要位置，它们往往是合成的开始原料。醛、酮化合物结构多样，用途广泛，世界上每年生产羰基化合物超过一百万吨，而其中大部分来自于醇的氧化。因此将醇氧化为对应的羰基化合物是有机化学中最重要的反应过程之一。在醇氧化催化体系中，发展绿色、温和、经济且具选择性的高效催化剂体系一直受到广泛的关注，特别是能够在比较温和的反应条件下使用原子利用效率较高的氧化剂(如：空气和氧气)，并且采用可简单回收和重复使用的固载型催化剂一直都是研究的热点。2009年，Takato Mitsudome等在《先进合成与催化》(AdvancedSynthesis & Catalysis)第351卷1890～1896页报道以水滑石材料为载体负载金纳米粒子在空气为氧化剂条件下可高效催化醇氧化反应。2010年，王亮等在《催化学报》第31卷943～947页报道以水滑石材料为载体负载金纳米粒子在氧气为氧化剂条件下可高效催化醇氧化反应。
以上文献中提供了一种高效等的醇氧化催化剂，其反应条件温和，不需要添加其它助剂，但是由于载体尺寸的较小，采用传统的过滤和离心的分离方法存在回收困难和耗时的问题。迄今，尚未有关用简单的合成方法制备一种既具有催化活性，又能实现方便回收再利用的醇氧化催化剂的报道。2010年，我课题组采用Fe3O4为磁核，在其表面包覆一层富含羟基的有机碳，然后通过共沉淀自组装的方法在其表面包覆一层无机阴离子插层水滑石，经过焙烧复原法得到具有核壳结构的磁靶向纳米载药粒子(中国发明专利：CN101647780)。但该磁性纳米复合物制备方法较复杂。因而，本专利拟将磁性纳米粒子、层状双羟基复合金属氧化物(M2+)(M3+)-LDHs和Au纳米粒子进行有序组装，在Fe3O4表面直接包覆(M2+)(M3+)-LDHs壳层制备多级核壳结构磁性载体负载纳米金粒子，其中纳米金粒子为活性组分，用于醇氧化反应，提供一种反应条件温和并且便于回收再利用的绿色化学催化剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法。该催化剂既具有较强的超顺磁性能，又具有良好的催化活性的特点，且粒子尺寸较小，该磁性纳米催化剂生产工艺简单，在反应结束后通过外加磁场可方便的富集回收再利用。
本发明所提供的多级核壳结构磁性纳米金催化剂是由层状双羟基复合金属氧化物(M2+)(M3+)-LDHs壳(其中M2+可以是Mg2+、Ni2+、Cu2+二价金属离子中的任意一种或两种，M3+为三价金属离子Fe3+、Al3+其中的任何一种)和Fe3O4磁性纳米粒子核组成的核壳结构复合物作为载体负载纳米金粒子，是一种集磁性和催化醇氧化性能于一体的纳米复合材料；外壳(M2+)(M3+)-LDHs纳米片垂直交错取向生长，具有蜂巢状形貌，金纳米粒子担载在(M2+)(M3+)-LDHs纳米片表面，H2还原后得到多级核壳结构磁性纳米金催化剂Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHsAu。粒子尺寸为600～650nm；饱和磁化强度Ms为45～55emu/g，磁性载体的成分为Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHs。其组成质量百分比为：Fe3O4磁性纳米粒子30％～40％，(M2+)(M3+)-LDHs 60％～70％。活性组分为纳米金粒子，其质量百分含量为：0.5％～2.0％。该催化剂适用于醇氧化反应，以1-苯乙醇氧化为探针反应，空气氧为氧化剂80℃反应3h苯乙醛收率为99％，反应结束后可通过外加磁场方便的富集回收再利用，重复使用5次催化活性没有降低。
本发明采用溶剂热法预先制备出粒径可控且分布均匀的Fe3O4磁性纳米粒子，然后通过共沉淀法在其表面包覆组装(M2+)(M3+)-LDHs壳层(其中M2+可以是二价金属离子Mg2+、Ni2+、Cu2+中的任意一种或两种，M3+为三价金属离子Fe3+、Al3+其中的任何一种)得到一种表面(M2+)(M3+)-LDHs交错垂直取向生长的蜂巢状壳层；通过沉积沉淀法在核壳结构磁性复合物壳层LDHs片层表面负载纳米金颗粒，H2还原后得到一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂。具体制备过程为：
(1)磁性物质的制备
称取3.25g(0.012mol)六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)和8.64g(0.063mol)三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)溶于80ml乙二醇中，转入100ml反应釜中，于200℃晶化8小时，自然冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用乙醇和去离子水分别洗涤3～5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，于60～100℃干燥12～24小时，得到黑色粉体，记为Fe3O4。
(2)核壳结构磁性载体的制备
称取1.0～3.0g Fe3O4粉体分散于50～100ml甲醇水溶液中(甲醇与水体积比V甲 醇/V水＝0～1)，超声分散5～15分钟后转入圆底烧瓶中，于室温下搅拌。
配制NaOH(0.10～0.20mol/L)/Na2CO3(0.05～0.10mol/L)混合碱溶液，记为A液。
按M2+/M3+摩尔比2～4，称取M2+(NO3)2·nH2O(其中M2+可以是Mg2+、Ni2+、Cu2+中的任意一种或两种)和M3+(NO3)3·nH2O(M3+可以是Fe3+、Al3+其中的任何一种)溶解于100ml醇水混合溶液(甲醇与水体积比V甲醇∶V水＝0～1)中，记为B液。
先将A液滴加入上述圆底烧瓶中调节溶液pH稳定于9～10，然后将A液和B液同时滴入上述圆底烧瓶中并保持pH值恒定在9～10，滴加过程中机械搅拌。B液滴速为0.5～1.5ml/min，B液滴完后将圆底烧瓶转移至60～100℃水浴中继续机械搅拌，晶化12～24小时得到黑色悬浮液，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤3～5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，得到黑色粉体，命名为Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHs(其中M2+可以是Mg2+、Ni2+、Cu2+中的任意一种或两种，M3+可以是Fe3+、Al3+其中的任何一种)。
(3)多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备
将Au质量百分含量为0.5％～2.0％的氯金酸溶液(0.0001～0.01M)用0.1mol/LNaOH溶液调节至pH为8～9。加入0.5～1.0g核壳结构磁性载体Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHs，然后将溶液置于70～80℃水浴中机械搅拌1～3h，冷却至室温。采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，用0.1mol/LAgNO3溶液检测至无Cl-存在，然后于60～100℃干燥12～24小时，得到黑色粉体，气氛还原炉中H2条件下200℃还原1～2h，得到多级核壳结构磁性纳米金催化剂，命名为Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHsAu。
本发明的优点是：
(1)提供了一种新型多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法。该催化剂既具有较强的超超顺磁性能，又具有优良的催化醇氧化活性和选择性，简便磁分离循环重复使用5次催化活性未降低。
(2)提供了一种新型核壳结构磁性载体及其制备方法，壳层(M2+)(M3+)-LDHs纳米片垂直交错取向生长，比表面结大。为无机磁性纳米复合材料的组装提供了新的路径。
具体实施方式
实施例1
(1)磁性物质的制备
称取3.25g(0.012mol)六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)和8.64g(0.063mol)三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)溶于80ml乙二醇中，转入100ml反应釜中，于200℃晶化8小时，自然冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用乙醇和去离子水分别洗涤3次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，于60℃干燥24小时，得到黑色粉体，记为Fe3O4。
(2)核壳结构磁性载体的制备
称取1.0g Fe3O4固体分散于100ml甲醇水溶液(V甲醇∶V水＝1)中，超声分散5分钟后转入圆底烧瓶中，于室温下搅拌。
配制NaOH(0.10mol/L)/Na2CO3(0.05mol/L)混合碱溶液，记为A液。
按Mg2+/Al3+摩尔比3，称取2.31g(0.009mol)Mg(NO3)2·6H2O和1.125g(0.003mol)Al(NO3)2·9H2O溶解于100ml醇水混合溶液(V甲醇∶V水＝1)中，记为B液。
先将A液滴加入上述圆底烧瓶中调节溶液pH稳定于10，然后将A液和B液同时滴入上述圆底烧瓶中并保持pH值恒定在10，滴加过程中机械搅拌。B液滴速为1.5ml/min，B液滴完后将圆底烧瓶转移至60℃水浴中继续机械搅拌，晶化24小时得到黑色悬浮液，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤3次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，得到黑色粉体，命名为Fe3O4(Mg2+)(Al3+)-LDH。
(3)多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备
将Au质量百分含量为0.5％的氯金酸溶液(0.0001M)用0.15mol/L NaOH溶液调节至pH为9。加入0.5g核壳结构磁性载体Fe3O4(Mg2+)(Al3+)-LDH，然后将溶液置于80℃水浴中机械搅拌1h，冷却至室温。采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，用0.1mol/L AgNO3溶液检测至无Cl-存在，然后于60℃干燥24小时，得到黑色粉体，气氛还原炉中H2条件下200℃还原1h，得到多级核壳结构磁性纳米金催化剂，命名为Fe3O4(Mg2+)(Al3+)-LDHAu。
实施例2
(1)磁性物质的制备
称取3.25g(0.012mol)六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)和8.64g(0.063mol)三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)溶于80ml乙二醇中，转入100ml反应釜中，于200℃晶化8小时，自然冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用乙醇和去离子水分别洗涤4次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，于80℃干燥18小时，得到黑色粉体，记为Fe3O4。
(2)核壳结构磁性载体的制备
称取2.0g Fe3O4固体分散于80ml甲醇水溶液(V甲醇∶V水＝0)中，超声分散10分钟后转入圆底烧瓶中，于室温下搅拌。
配制NaOH(0.20mol/L)/Na2CO3(0.10mol/L)混合碱溶液，记为A液。
按(Cu2++Mg2+/Al3+)摩尔比2，Cu2+/Mg2+摩尔比为0.5，称取0.73g(0.003mol)Cu(NO3)2·3H2O、1.54g(0.006mol)Mg(NO3)2·6H2O和1.69g(0.0045mol)Al(NO3)2·9H2O溶解于100ml醇水混合溶液(V甲醇∶V水＝0)中，记为B液。
先将A液滴加入上述圆底烧瓶中调节溶液pH稳定于10，然后将A液和B液同时滴入上述圆底烧瓶中并保持pH值恒定在10，滴加过程中机械搅拌。B液滴速为1.0ml/min，B液滴完后将圆底烧瓶转移至80℃水浴中继续机械搅拌，晶化18小时得到黑色悬浮液，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤4次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，得到黑色粉体，命名为Fe3O4(Cu2+-Mg2+)(Al3+)-LDH。
(3)多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备
将Au质量百分含量为1.0％的氯金酸溶液(0.001M)用0.2mol/L NaOH溶液调节至pH为9。加入0.5g核壳结构磁性载体Fe3O4(Cu2+-Mg2+)(Al3+)-LDH，然后将溶液置于70℃水浴中机械搅拌2h，冷却至室温。采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，用0.1mol/L AgNO3溶液检测至无Cl-存在，然后于80℃干燥18小时，得到黑色粉体，气氛还原炉中H2条件下200℃还原2h，得到磁性纳米金催化剂，命名为Fe3O4(Cu2+-Mg2+)(Al3+)-LDHAu。
实施例3
(1)磁性物质的制备
称取3.25g(0.012mol)六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)和8.64g(0.063mol)三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)溶于80ml乙二醇中，转入100ml反应釜中，于200℃晶化8小时，自然冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用乙醇和去离子水分别洗涤5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，于100℃干燥12小时，得到黑色粉体，记为Fe3O4。
(2)核壳结构磁性载体的制备
称取3.0g Fe3O4固体分散于100ml甲醇水溶液(V甲醇∶V水＝0.5)中，超声分散15分钟后转入圆底烧瓶中，于室温下搅拌。
配制NaOH(0.15mol/L)/Na2CO3(0.10mol/L)混合碱溶液，记为A液。
按(Ni2+/Al3+)摩尔比3，Ni2+/Mg2+摩尔比为0.5，称取2.62g(0.009mol)Ni(NO3)2·6H2O和1.13g(0.003mol)Al(NO3)2·9H2O溶解于100ml醇水混合溶液(V甲 醇∶V水＝0.5)中，记为B液。
先将A液滴加入上述圆底烧瓶中调节溶液pH稳定于9，然后将A液和B液同时滴入上述圆底烧瓶中并保持pH值恒定在9，滴加过程中机械搅拌。B液滴速为0.5ml/min，B液滴完后将圆底烧瓶转移至100℃水浴中继续机械搅拌，晶化12小时得到黑色悬浮液，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，得到黑色粉体，命名为Fe3O4(Ni2+)(Al3+)-LDH。
(3)多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备
将Au质量百分含量为1.5％的氯金酸溶液(0.01M)用0.1mol/L NaOH溶液调节至pH为8。加入1.0g核壳结构磁性载体Fe3O4(Ni2+)(Al3+)-LDH，然后将溶液置于70℃水浴中机械搅拌3h，冷却至室温。采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，用0.1mol/L AgNO3溶液检测至无Cl-存在，然后于100℃干燥12小时，得到黑色粉体，气氛还原炉中H2条件下200℃还原1.5h，得到磁性纳米金催化剂，命名为Fe3O4(Ni2+)(Al3+)-LDHAu。
实施例4
(1)磁性物质的制备
称取3.25g(0.012mol)六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)和8.64g(0.063mol)三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)溶于80ml乙二醇中，转入100ml反应釜中，于200℃晶化8小时，自然冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用乙醇和去离子水分别洗涤5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，于60℃干燥24小时，得到黑色粉体，记为Fe3O4。
(2)核壳结构磁性载体的制备
称取1.0g Fe3O4固体分散于100ml甲醇水溶液(V甲醇∶V水＝1∶1)中，超声分散15分钟后转入圆底烧瓶中，于室温下搅拌。
配制NaOH(0.10mol/L)/Na2CO3(0.10mol/L)混合碱溶液，记为A液。
按(Cu2++Ni2+/Al3+)摩尔比3，Cu2+/Ni2+摩尔比为0.5，称取0.73g(0.003mol)Cu(NO3)2·3H2O、1.75g(0.006mol)Ni(NO3)2·6H2O和1.13g(0.003mol)Al(NO3)2·9H2O溶解于100ml醇水混合溶液(V甲醇∶V水＝1)中，记为B液。
先将A液滴加入上述圆底烧瓶中调节溶液pH稳定于9，然后将A液和B液同时滴入上述圆底烧瓶中并保持pH值恒定在9，滴加过程中机械搅拌。B液滴速为0.5ml/min，B液滴完后将圆底烧瓶转移至60℃水浴中继续机械搅拌，晶化24小时得到黑色悬浮液，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，得到黑色粉体，命名为Fe3O4(Cu2+-Ni2+)(Al3+)-LDH。
(3)多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备
将Au质量百分含量为2.0％的氯金酸溶液(0.1M)用0.1mol/L NaOH溶液调节至pH为8。加入1.0g核壳结构磁性载体Fe3O4(Cu2+-Ni2+)(Al3+)-LDH，然后将溶液置于80℃水浴中机械搅拌1h，冷却至室温。采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，用0.1mol/L AgNO3溶液检测至无Cl-存在，然后于60℃干燥24小时，得到黑色粉体，气氛还原炉中H2条件下200℃还原2h，得到磁性纳米金催化剂，命名为Fe3O4(Cu2+-Ni2+)(Al3+)-LDHAu。
实施例5
(1)磁性物质的制备
称取3.25g(0.012mol)六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)和8.64g(0.063mol)三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)溶于80ml乙二醇中，转入100ml反应釜中，于200℃晶化8小时，自然冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用乙醇和去离子水分别洗涤5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，于60℃干燥24小时，得到黑色粉体，记为Fe3O4。
(2)核壳结构磁性载体的制备
称取1.0g Fe3O4固体分散于100ml甲醇水溶液(V甲醇∶V水＝1)中，超声分散15分钟后转入圆底烧瓶中，于室温下搅拌。
配制NaOH(0.1mol/L)/Na2CO3(0.10mol/L)混合碱溶液，记为A液。
按Mg2+/Al3+摩尔比4，称取2.31g(0.009mol)Mg(NO3)2·6H2O和0.91g(0.0023mol)Fe(NO3)2·9H2O溶解于100ml醇水混合溶液(V甲醇∶V水＝1)中，记为B液。
先将A液滴加入上述圆底烧瓶中调节溶液pH稳定于10，然后将A液和B液同时滴入上述圆底烧瓶中并保持pH值恒定在10，滴加过程中机械搅拌。B液滴速为01.5ml/min，B液滴完后将圆底烧瓶转移至60℃水浴中继续机械搅拌，晶化24小时得到黑色悬浮液，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，得到黑色粉体，命名为Fe3O4(Mg2+)(Fe3+)-LDH。
(3)多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备
将Au质量百分含量为1.0％的氯金酸溶液(0.001M)用0.1mol/L NaOH溶液调节至pH为9。加入1.0g核壳结构磁性载体Fe3O4(Mg2+)(Fe3+)-LDH，然后将溶液置于80℃水浴中机械搅拌1h，冷却至室温。采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，用0.1mol/L AgNO3溶液检测至无Cl-存在，然后于60℃干燥24小时，得到黑色粉体，气氛还原炉中H2条件下200℃还原2h，得到多级核壳结构磁性纳米金催化剂，命名为Fe3O4(Mg2+)(Fe3+)-LDHAu。

Claims (3)

1.一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂，其特征在于：由层状双羟基复合金属氧化物 (M2+)(M3+)-LDHs壳和Fe3O4磁性纳米粒子核组成的核壳结构复合物作为载体负载纳米金粒子，外壳 (M2+)(M3+)-LDHs纳米片垂直交错取向生长，具有蜂巢状形貌，金纳米粒子担载在 (M2+)(M3+)-LDHs纳米片表面，H2还原后得到多级核壳结构磁性纳米金催化剂Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHsAu；
催化剂的粒子尺寸为600～650 nm；饱和磁化强度Ms为45～55 emu/g，磁性载体的成分为Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHs，其组成质量百分比为：Fe3O4磁性纳米粒子30%～40%，(M2+)(M3+)-LDHs 60%～70% ；
其中M2+为Mg2+、Ni2+、Cu2+二价金属离子中的任意一种或两种，M3+为三价金属离子Fe3+、Al3+其中的任何一种。
2.根据权利要求1所述的多级核壳型结构磁性纳米金催化剂，其特征在于：Fe3O4磁性纳米粒子尺寸为450～500 nm，壳层 (M2+)(M3+)-LDHs厚度为80～100 nm，金纳米粒尺寸为5～10 nm。
3.一种权利要求1所述的多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）磁性物质的制备
称取3.25 g六水合三氯化铁和8.64 g三水合醋酸钠溶于80 ml乙二醇中，转入100 ml反应釜中，于200℃晶化8小时，自然冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用乙醇和去离子水分别洗涤3～5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，于60～100℃干燥12～24小时，得到黑色粉体，记为Fe3O4；
（2）核壳结构磁性载体的制备
称取1.0～3.0 g Fe3O4粉体分散于50～100 ml甲醇水溶液中，超声分散5～15分钟后转入圆底烧瓶中，于室温下搅拌；甲醇与水体积比V甲醇/V水=0～1；
配制 NaOH/ Na2CO3混合碱溶液，其中，NaOH为0.1～0.2 mol/L，Na2CO3为0.05～0.10 mol/L，记为A液；
按M2+/M3+摩尔比2～4，称取M2+(NO3)2·nH2O和M3+(NO3)3·nH2O溶解于100 ml醇水混合溶液中，记为B液；其中，M2+为Mg2+、Ni2+、Cu2+中的任意一种或两种，M3+为Fe3+、Al3+其中的任何一种；甲醇与水体积比V甲醇:V水=0～1
先将A液滴加入上述圆底烧瓶中调节溶液pH稳定于9～10，然后将A液和B液同时滴入上述圆底烧瓶中并保持pH值恒定在9～10，滴加过程中机械搅拌，B液滴速为0.5～1.5 ml/min，B液滴完后将圆底烧瓶转移至60～100℃水浴中继续机械搅拌，晶化12～24小时得到黑色悬浮液，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤3～5次，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，得到黑色粉体，命名为Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHs；
（3）多级核壳结构磁性纳米金催化剂的制备
将Au质量百分含量为0.5%～2.0% 的氯金酸溶液0.0001～0.1 M用0.1～0.2 mol/L NaOH溶液调节至pH为8～9，加入0.5～1.0 g核壳结构磁性载体Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHs，然后将溶液置于70～80℃水浴中机械搅拌1～3 h，冷却至室温，采用钕铁硼永磁铁磁分离，用去离子水洗涤，洗涤过程中仍然采用钕铁硼永磁铁磁分离，用0.1 mol/L AgNO3溶液检测至无Cl-存在，然后于60～100℃干燥12～24小时，得到黑色粉体，气氛还原炉中H2条件下200℃ 还原1～2 h，得到磁性纳米金催化剂，命名为Fe3O4(M2+)(M3+)-LDHsAu。
CN 201110344754 2011-11-04 2011-11-04 一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法 Expired - Fee Related CN102513126B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110344754 CN102513126B (zh) 2011-11-04 2011-11-04 一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110344754 CN102513126B (zh) 2011-11-04 2011-11-04 一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102513126A CN102513126A (zh) 2012-06-27
CN102513126B true CN102513126B (zh) 2013-07-17

Family

ID=46284342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110344754 Expired - Fee Related CN102513126B (zh) 2011-11-04 2011-11-04 一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102513126B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104801316B (zh) * 2015-03-30 2017-12-29 北京化工大学 高分散小尺寸磁性负载型金钯合金催化剂及其制备方法
CN104815685A (zh) * 2015-04-14 2015-08-05 北京化工大学 一种磁性多级核@壳结构纳米钯催化剂及其制备方法
CN109759145A (zh) * 2019-02-22 2019-05-17 天津工业大学 一种合成hmfca的可磁性分离催化剂的制备方法
CN113511645B (zh) * 2021-04-07 2022-11-29 焦作集越纳米材料技术有限公司 碳纳米管的制备方法
CN113101981B (zh) * 2021-04-07 2022-11-29 焦作集越纳米材料技术有限公司 碳纳米管制备用催化剂的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101647780A (zh) * 2009-09-23 2010-02-17 北京化工大学 基于Fe3O4和水滑石的核壳型磁性纳米复合粒子及其制备方法
CN101789295A (zh) * 2009-12-22 2010-07-28 湖南大学 金壳磁性纳米颗粒及其制备和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002364181A1 (en) * 2002-12-19 2004-07-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method of preparation of biomagnetic nanoparticles coated with a noble metal layer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101647780A (zh) * 2009-09-23 2010-02-17 北京化工大学 基于Fe3O4和水滑石的核壳型磁性纳米复合粒子及其制备方法
CN101789295A (zh) * 2009-12-22 2010-07-28 湖南大学 金壳磁性纳米颗粒及其制备和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102513126A (zh) 2012-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101927165B (zh) 一种强磁性核壳结构纳米铜基水滑石催化剂及其制备方法
CN102513126B (zh) 一种多级核壳结构磁性纳米金催化剂及其制备方法
Yang et al. Facile synthesis of highly catalytic activity Ni–Co–Pd–P composite for reduction of the p-Nitrophenol
Liang et al. Sustainably recycling spent lithium-ion batteries to prepare magnetically separable cobalt ferrite for catalytic degradation of bisphenol A via peroxymonosulfate activation
CN102744067B (zh) 一类空心磁性纳米复合催化材料及其制备方法
CN113402726B (zh) 一种普鲁士蓝类似物纳米框架材料及其制备方法和应用
CN105498756B (zh) 二氧化碳加氢制甲醇的催化剂
CN102476063B (zh) 双功能催化剂及其在苯偶姻脱氢/氧化制备苯偶酰中应用
CN101049976A (zh) 制备超细均匀纳米Fe3O4的方法
Xiong et al. Porous hierarchical nickel nanostructures and their application as a magnetically separable catalyst
CN104909352B (zh) 一种空心结构的过渡金属和钌复合氧化物纳米材料及其制备方法
CN106732561A (zh) 一种介孔铂钯双金属纳米粒子及其制备方法
Guo et al. Magnetically separable and recyclable urchin-like Co–P hollow nanocomposites for catalytic hydrogen generation
CN102744085B (zh) 一种含纳米Ru催化剂和碱式硫酸锌盐的催化体系及其催化苯选择加氢制环己烯方法
CN104445321B (zh) 一种纳米颗粒堆积的多孔金属氧化物的制备方法
CN105880625B (zh) 液液两相法制备纳米钴粉的方法
CN101829585B (zh) 一种磁性纳米碱金属氟化物负载型固体碱催化剂及其制备方法
Fatimah et al. One-pot synthesis of Fe3O4/NiFe2O4 nanocomposite from iron rust waste as reusable catalyst for methyl violet oxidation
CN102000580A (zh) 一种尖晶石型磁性纳米复合金属氧化物可见光催化剂的制备方法
CN110339844B (zh) Fe纳米棒与Pt@Fe纳米棒催化剂及合成和应用
CN106607058B (zh) 合成气直接制低碳烯烃的铁系催化剂及其制备方法
CN1978053A (zh) 一种苯选择加氢制环己烯的催化剂及制法与应用
Zhang et al. Facile route for fabricating Co (OH) 2@ WO3 microspheres from scheelite and its environmental application for high-performance peroxymonosulfate activation
CN111068687B (zh) 用于合成气一步法制备低碳烯烃的催化剂及其应用
Ghayem et al. ZnFe2O4@ Fe3O4 nanocatalyst for the synthesis of the 1, 8-dioxooctahydroxanthene: antioxidant and antimicrobial studies

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130717

Termination date: 20151104

EXPY Termination of patent right or utility model