一種含有貴金屬的納米片及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于催化技術領域，具體涉及到一種貴金屬@H1.Q7Ti1.73Ο4.H2O納米片及其應用。
【背景技術】
[0002]環己酮是一種重要的有機化工產品，具有高溶解性和低揮發性，可以作為特種溶劑，對聚合物如硝化棉及纖維素等是一種理想的溶劑;也是重要的有機化工原料，是制備尼龍、己內酰胺和己二酸的主要中間體。隨著社會現代化發展的需要環己酮的用途不斷擴大，特別是作為一種高檔的有機溶劑，在涂料、油墨、膠粘劑等行業被廣泛應用，形成了較大的商品市場。目前常用于生產環己酮的方法有苯酚加氫法，環己烯水合法以及環己烷氧化法。然而這些制備環己酮的方法中存在著能耗高，成本大，副產物多，步驟繁雜，反應速率慢，污染大，效率低等問題。因此為了解決這些缺點以滿足社會發展進步的需要和經濟環境的要求，開發清潔、環保、高效的環己酮生產方法具有非常重大的意義。如何實現這一要求引起各國科研工作者們的廣泛關注。到目前為止，很多苯酚液相和氣相加氫條件下催化苯酚羥化反應制備環己酮的催化劑被開發出來，特別是負載金屬納米顆粒的無機材料，它們為促進苯酚的羥化制備環己酮提供了新思路和方法。然而這些催化劑大多都需要在加熱，高壓或者多相溶劑才能實現。此外，貴金屬納米粒子的均勻分散，以及粒徑的大小對催化劑的催化活性都將產生影響。如果能使金屬納米粒子均勻分散在材料表面，并且催化劑能在常溫常壓等溫和的條件下實現苯酚羥化制備環己酮的高效的轉化，將有利于不可再生能源的節約和環境污染的降低。
[0003]而在近幾十年來人們對于清潔能源的探索從未停止，光解水制氫作為一種利用太陽能制備清潔能源的方法一直是人們研究的熱點，光催化劑的研究是最重要的研究熱點之一，到目前為止已經有很多光催化劑被開發出來，其中二維材料由于其本身的獨特結構成為今年研究的熱點之一。
[0004]無機二維(2D)片狀納米材料是一類分子或原子厚度并具有各向異性的片狀結構，是一種納米級的特殊材料。同時也是重要的功能材料之一，其特殊的物理化學性質使之在催化，吸附，傳導等方面有著重要的應用。貴金屬Au，Pd，Pt具有較好的電學傳導和催化性能，在基礎研究和實際應用領域具有很大的價值，將貴金屬納米顆粒均勻地分散到納米片表面形成復合材料不僅可以保持納米片本身的優點，而且金屬納米顆粒與納米片形成協同作用。用光沉積還原的方式制備高分散的納米片已經得到很多研究者的認可，將金屬納米粒子以光沉積的方式負載到納米片的表面形成的復合材料在多相催化反應中表現出優越的性能和誘人的前景。光催化是多相催化的一種，作為一種可利用清潔可再生的太陽能來實現化學反應的具有巨大潛力的技術，它具有綠色環保，無二次污染的特點，因此受到了國內外科學家的高度關注。如果能結合二維納米材料的特點以及金屬納米顆粒的催化性能，將光沉積制備的金屬納米顆粒高分散于納米片的表面制備的復合材料用于光催化反應生產清潔能源和苯酚的羥化反應制備環己酮，這將為清潔能源的開發以及生產低成本的環己酮帶來新希望。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種MOH1.Q7Ti1.73 04.H20(M=Au，Pd，Pt)納米片及其制備方法和應用。本發明制得的漏H1.071^.730410納米復合材料可作為催化劑用于光催化反應，該催化劑高效，無毒，制備方法簡單，選擇性高，操作簡單，成本低廉，具有廣闊的應用前景，并且可以擴展到其他兩類或更多類貴金屬的共沉積負載。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種貴金屬觀l.Q7Til.73 04.H20納米片:以Hl.Q7Ti 1.73Ο4.H2O納米片為載體，通過光沉積還原法將貴金屬納米顆粒負載于納米片表面上而制備的納米復合材料;所述的貴金屬為Au、Pd或Pt，貴金屬的負載量為0.5?10 wt%;貴金屬納米顆粒的粒徑為2-5 nm。
[0007]—種制備如上所述的貴金屬餅11.()71'；[1.7304‘1120納米片的方法:將超薄的單分子層H1.07Ti1.73CVH2O納米片分散于20-25 mL去離子水中，超聲攪拌直至其分散均勾，在攪拌下將金屬前驅體溶液逐滴加入，并繼續加入甲醇溶液，通氮氣0.5 h，紫外燈照射3-5 h，過濾，洗滌和烘干后，即得到貴金屬@ Hl.07Til.73O4.H2O納米片。
[0008]所述的金屬前驅體溶液為HAuCl4.4H20溶液、Pd(NO3)2.2H20溶液或H2PtCl6.6H20溶液中的一種。
[0009]所述的貴金屬OH1.Q7Ti1.7304.Η20納米片作為光催化反應的催化劑的應用。
[0010]所述的光催化反應為光解水制氫的反應或光誘導下常溫常壓羥化苯酚制備環己酮的反應。
[0011]本發明的顯著優點在于:
(1)本發明制得的^H1.071^.7304.H2O納米復合材料可作為催化劑用于光催化反應，該催化劑高效，無毒，制備方法簡單，選擇性高，操作簡單，成本低廉，具有廣闊的應用前景；
(2)本發明的納米復合材料作為光解水制氫的催化劑，具有高效的光催化活性和反應穩定性；
(3)以本發明的納米復合材料作為催化劑，在光誘導、水為溶劑以及常溫常壓的反應條件下，即可實現苯酚羥化制備環己酮;較傳統的環己酮合成方法，本發明的方法節約能耗，降低環境污染，節約成本以及選擇性更高；
(4)本發明的納米復合材料作為催化劑時，實驗操作方法簡單，易于操作，有利于大規模的推廣使用。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的催化劑Pd..Q7Ti1.73 04.112(^?.071^.73 04.H2O納米片的X射線衍射(XRD)圖；
圖2是本發明的催化劑PdOH1.07Τ?1.7304.H2O的透射電子顯微鏡(TEM)圖和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)圖；
圖3是本發明的以PdOH1.Q7Ti1.7304.Η20納米片為催化劑在光誘導下催化苯酚羥化生成環己酮的轉化率-時間曲線:曲線(a，b)分別是有催化劑和光照的條件下苯酚羥化轉化率和環己酮的產率情況； 圖4是本發明的MOH1.Q7Ti1.7304.H2O(Au，Pd，Pt)納米片的紫外-可見漫反射圖； 圖5是本發明擴展的畫出.071^1.7304他0(411，？(1^)納米片為催化劑光解水制氫活性圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明所述的內容更加便于理解，下面結合【具體實施方式】對本發明所述的技術方案做進一步的說明，但是本發明不僅限于此。
[0014]實施例1 HnTiuOr H2O納米片的制備
將摩爾比為2.4:0.8:10.4的K2CO3,Li2CO3和T12研磨均勻后，置