CN105251480B - 一种钯‑介孔氧化硅核壳纳米催化材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钯‑介孔氧化硅核壳纳米催化材料的制备方法，采用氢氧化钠作为催化剂，CTAB作为介观结构的模板剂，甲醛和柠檬酸钠作为还原剂，通过简单便捷的合成路线一步得到具有核壳结构的钯‑介孔氧化硅纳米材料。首先，在碱性的水性体系下，使模板剂CTAB充分溶解；然后，加入甲醛和柠檬酸钠，将钯源还原成钯纳米粒子；最后，使正硅酸乙酯与表面活性剂CTAB胶束进行交联，在钯核外包覆介孔氧化硅壳层，即可得到钯‑介孔氧化硅核壳纳米材料。由于贵金属钯具有很好的催化活性，氧化硅壳层的介孔孔道可以提供分子进出并接触活性核的通道，该钯‑介孔氧化硅核壳材料可应用于催化领域。
Description
技术领域
本发明属于纳米核壳材料技术领域，具体涉及一种钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的制备方法。
背景技术
核壳结构的纳米复合材料不仅具备核与壳两种组分的功能，还可避免纳米核发生团聚或变形，广泛应用于催化、生物医药、储能和吸附等领域。采用多孔壳层包覆金属纳米颗粒，在分离活性纳米粒子核的同时，也可以提供分子进出并接触活性核的通道。其中，贵金属钯具有很好的催化活性，介孔氧化硅材料具有有序的介孔孔道、比表面积高、孔径均一、孔容大、形貌可控、热稳定性高且表面易修饰，作为多孔壳层材料受到了人们的极大关注。
目前，钯-介孔氧化硅核壳纳米材料的相关报道较少，常用合成方法为两步法，即预先通过还原法制备出钯纳米粒子溶液，再进行介孔氧化硅壳层的包覆，制备过程繁琐耗时。因此，发明一种简单便捷的合成路线来制备具有核壳结构的钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料非常重要。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的制备方法。
一种钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1) 称取十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），加入去离子水及1 M 氢氧化钠（NaOH）溶液，其中摩尔比CTAB:NaOH:H2O=2-3.5:4-6:27800，使模板剂CTAB在碱性的水性体系下充分溶解，得到均匀澄清液；
(2) 将步骤（1）制得澄清液在60℃下搅拌30 分钟后，加入0.1 M 甲醛HCHO水溶液和0.05 M 柠檬酸钠Na3C6H5O7水溶液，接着加入0.1 M 氯钯酸钠Na2PdCl4或者氯化钯PdCl2的钯源水溶液，其中摩尔比HCHO:Na3C6H5O7:钯源=1-2:1-2:2，使甲醛和柠檬酸钠在水溶液中将钯源还原成钯纳米粒子；
(3) 将步骤（2）制得的钯纳米粒子水溶液在60℃下搅拌15 分钟后，加入正硅酸乙酯与乙醇，80℃继续搅拌2 小时，使正硅酸乙酯与表面活性剂CTAB胶束进行交联，在钯核外包覆介孔氧化硅壳层，其中质量比，正硅酸乙酯:CTAB:乙醇=0.26-0.4:0.05-0.1:1；将产生的沉淀离心，用水洗涤三次，再用乙醇洗涤两次，置于烘箱内50℃ 隔夜干燥，置于马弗炉中500-600 ℃焙烧4-6 小时，得到钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料。
采用氢氧化钠作为催化剂及调节溶液的碱度。
采用十六烷基三甲基溴化铵CTAB作为介观结构的模板剂。
钯源为氯钯酸钠Na2PdCl4或者氯化钯PdCl2。
采用甲醛和柠檬酸钠作为还原剂。
本发明提供了一种钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的制备方法，采用氢氧化钠作为催化剂，CTAB作为介观结构的模板剂，甲醛和柠檬酸钠作为还原剂，通过简单便捷的合成路线一步得到具有核壳结构的钯-介孔氧化硅纳米催化材料。
附图说明
图1为本发明实施例1合成的钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的扫描电镜图。
图2为本发明实施例1合成的钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的透射电镜图。
图3为本发明实施例2合成的钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的扫描电镜图。
图4为本发明实施例2合成的钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的透射电镜图。
图5为本发明实施例3合成的钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例1：
(1) 称量0.1 g CTAB，加入50 mL 去离子水及0.5 mL 1 M 氢氧化钠溶液，使模板剂CTAB在碱性的水性体系下充分溶解，得到均匀澄清液；
(2) 60℃下搅拌30 分钟后，加入1.25 mL 0.1 M 甲醛水溶液和1.25 mL 0.05 M柠檬酸钠水溶液，接着加入1.25 mL 0.1 M 氯钯酸钠Na2PdCl4水溶液，使甲醛和柠檬酸钠将氯钯酸钠还原成钯纳米粒子；
(3) 60℃下搅拌15 分钟后，加入0.5 g 正硅酸乙酯与1.5 g 乙醇的混合液，80℃继续搅拌2 小时，使正硅酸乙酯与表面活性剂CTAB胶束进行交联，在钯核外包覆介孔氧化硅壳层。将产生的沉淀离心，用水洗涤三次，再用乙醇洗涤两次，置于烘箱内50℃ 隔夜干燥，置于马弗炉中500℃焙烧6 小时，得到钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料。图1为该核壳纳米材料的扫描电镜照片，图2为该核壳纳米材料的透射电镜照片。
实施例2：
(1) 称量0.075 g CTAB，加入50 mL 去离子水及0.4 mL 1 M 氢氧化钠溶液，使模板剂CTAB在碱性的水性体系下充分溶解，得到均匀澄清液；
(2) 60℃下搅拌30 分钟后，加入0.375 mL 0.1 M 甲醛水溶液和1.5 mL 0.05 M柠檬酸钠水溶液，接着加入0.75 mL 0.1 M 氯化钯PdCl2水溶液，使甲醛和柠檬酸钠将氯化钯还原成钯纳米粒子；
(3) 60℃下搅拌15 分钟后，加入0.6 g 正硅酸乙酯与1.5 g 乙醇的混合液，80℃继续搅拌2 小时，使正硅酸乙酯与表面活性剂CTAB胶束进行交联，在钯核外包覆介孔氧化硅壳层。将产生的沉淀离心，用水洗涤三次，再用乙醇洗涤两次，置于烘箱内50℃ 隔夜干燥，置于马弗炉中600℃焙烧4 小时，得到钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料。图3为该核壳纳米材料的扫描电镜照片，图4为该核壳纳米材料的透射电镜照片。
实施例3：
(1) 称量0.125 g CTAB，加入50 mL 去离子水及0.6 mL 1 M 氢氧化钠溶液，使模板剂CTAB在碱性的水性体系下充分溶解，得到均匀澄清液；
(2) 60℃下搅拌30分钟后，加入0.75 mL 0.1 M 甲醛水溶液和1.5 mL 0.05 M 柠檬酸钠水溶液，接着加入1.0 mL 0.1 M 氯钯酸钠Na2PdCl4水溶液，使甲醛和柠檬酸钠将氯钯酸钠还原成钯纳米粒子；
(3) 60℃下搅拌15 分钟后，加入0.4 g 正硅酸乙酯与1.5 g 乙醇的混合液，80℃继续搅拌2 小时，使正硅酸乙酯与表面活性剂CTAB胶束进行交联，在钯核外包覆介孔氧化硅壳层。将产生的沉淀离心，用水洗涤三次，再用乙醇洗涤两次，置于烘箱内50℃ 隔夜干燥，置于马弗炉中550℃焙烧5 小时，得到钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料。图5为该核壳纳米材料的扫描电镜照片。
Claims (1)
1.一种钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1) 称取十六烷基三甲基溴化铵CTAB，加入去离子水及1 M 氢氧化钠NaOH溶液，其中摩尔比CTAB:NaOH:H2O=2-3.5:4-6:27800，使模板剂CTAB在碱性的水性体系下充分溶解，得到均匀澄清液；
(2) 将步骤（1）制得澄清液在60℃下搅拌30 分钟后，加入0.1 M 甲醛HCHO水溶液和0.05 M 柠檬酸钠Na3C6H5O7水溶液，接着加入0.1 M 氯钯酸钠Na2PdCl4或者氯化钯PdCl2的钯源水溶液，其中摩尔比HCHO:Na3C6H5O7:钯源=1-2:1-2:2，使甲醛和柠檬酸钠在水溶液中将钯源还原成钯纳米粒子；
(3) 将步骤（2）制得的钯纳米粒子水溶液在60℃下搅拌15 分钟后，加入正硅酸乙酯与乙醇，80℃继续搅拌2 小时，使正硅酸乙酯与CTAB胶束进行交联，在钯核外包覆介孔氧化硅壳层，其中质量比，正硅酸乙酯:CTAB:乙醇=0.26-0.4:0.05-0.1:1；将产生的沉淀离心，用水洗涤三次，再用乙醇洗涤两次，置于烘箱内50℃ 隔夜干燥，置于马弗炉中500-600 ℃焙烧4-6 小时，得到钯-介孔氧化硅核壳纳米催化材料；
采用氢氧化钠作为催化剂及调节溶液的碱度；
采用十六烷基三甲基溴化铵CTAB作为介观结构的模板剂。
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