双金属纳米催化剂及其制备方法和应用与流程

本申请涉及催化剂，尤其涉及一种双金属纳米催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、当今生活和工业废水的排放加剧了对水资源的破坏，众多污染物中，偶氮类染料的占比十分巨大，其种类繁杂、产量大，被广泛应用于印刷、塑料、纺织、化妆品等行业。偶氮类染料结构稳定，具有良好的水溶性，难以自然降解，毒性强，对生态系统有害的同时，对人体也能够导致诸如癌变、突变、心血管疾病、肾脏衰竭以及神经系统障碍等一系列疾病。因此越来越多的人开始关注如何处理染料造成的环境问题。

2、研究人员一直在尝试寻找能够有效净化废水的方法，目前常见的染料废水处理方式包括生物法、膜分离和催化降解等。其中关于偶氮染料的催化处理方法中，双金属催化剂以优异的去除效果而受到了广泛研究。双金属的均相催化剂在日常的使用过程中极易出现纳米粒子团聚，造成催化剂活性的严重损失，同时由于是均相反应，难以将催化剂从反应体系中分离出来，这使得产物的提纯一直具有很高难度，并且团聚导致的活性损失、提纯困难、难以重复利用等问题也严重提高了生产成本，造成了资源浪费，需要研究合适的方案予以解决。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种双金属纳米催化剂及其制备方法，使其能够高效的降解偶氮类染料，并具有较佳的重复利用性；

2、本申请的另外一个目的在于提供上述双金属纳米催化剂在降解偶氮类染料或在制备用于降解偶氮类染料的产品中的应用，以及具体的降解偶氮类染料的方法。

3、为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，作为本申请的第一个方面，提供了一种双金属纳米催化剂，包括聚羟基丁酸酯(phb)纳米颗粒、壳聚糖(cs)、金属au和金属pd；所述壳聚糖修饰在聚羟基丁酸酯纳米颗粒表面，所述金属au和金属pd形成金核钯壳的核壳结构配位固定在壳聚糖层上。

4、可选地，所述金属au和金属pd的质量比为0.11：(0.04-0.12)。

5、作为本申请的第二个方面，提供了所述的双金属纳米催化剂的制备方法，包括：

6、采用单乳液法制备聚羟基丁酸酯纳米颗粒；

7、将聚羟基丁酸酯纳米颗粒通过交联试剂活化，然后与壳聚糖反应，获得负载壳聚糖的聚羟基丁酸酯纳米颗粒phb-cs；

8、将phb-cs与au源反应原料反应，反应后取沉淀与还原剂反应，获得产物au@phb-cs；将产物au@phb-cs与pd源反应原料反应，反应后取沉淀与还原剂反应，获得产物au/pd@phb-cs；

9、所述au源反应原料为含+3价au原子且不会与pd源反应原料产生沉淀的化合物，所述pd源反应原料为含+2价pd原子且不会与au源反应原料产生沉淀的化合物。

10、可选地，所述au源反应原料包括氯金酸或硝酸金，所述pd反应原料包括na2pdcl4、醋酸钯、硝酸钯中的一种或两种以上。

11、可选地，所述交联试剂包括edac和nhs，所述还原剂包括nabh4、柠檬酸钠、抗坏血酸、甲酸、氢气中的一种或两种以上。

12、作为本申请的第三个方面，提供了所述的双金属纳米催化剂在降解偶氮类染料或在制备用于降解偶氮类染料的产品中的应用。

13、作为本申请的第四个方面，提供了一种降解偶氮类染料的方法，向偶氮类染料中加入本申请所述的双金属纳米催化剂进行反应，降解偶氮类染料。

14、可选地，所述降解偶氮类染料的方法还包括加入还原剂进行反应。

15、作为本申请的第五个方面，提供了一种降解偶氮类染料的产品，包括本申请所述的双金属纳米催化剂。

16、本申请使用负载壳聚糖的聚羟基丁酸酯纳米颗粒作为催化剂载体，负载au、pd两种金属催化剂，通过使用nabh4先后还原配位固定在phb-cs上的au、pd元素，得到了具有金核钯壳结构的双金属纳米催化剂au/pd@phb-cs，两种金属间具有协同增效的作用，不仅能够对偶氮类染料有较高的催化活性，而且还可以重复利用，是一种能够高效去除环境中偶氮类染料的新型双金属绿色催化剂。

技术特征：

1.一种双金属纳米催化剂，其特征在于，包括聚羟基丁酸酯纳米颗粒、壳聚糖、金属au和金属pd；所述壳聚糖修饰在聚羟基丁酸酯纳米颗粒表面，所述金属au和金属pd形成金核钯壳的核壳结构配位固定在壳聚糖层上。

2.根据权利要求1所述的双金属纳米催化剂，其特征在于，所述金属au和金属pd的质量比为0.11：(0.04-0.12)。

3.权利要求1所述的双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述au源反应原料包括氯金酸或硝酸金，所述pd反应原料包括na2pdcl4、醋酸钯、硝酸钯中的一种或两种以上。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述交联试剂包括edac和nhs。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂包括nabh4、柠檬酸钠、抗坏血酸、甲酸、氢气中的一种或两种以上。

7.权利要求1或2所述的双金属纳米催化剂在降解偶氮类染料或在制备用于降解偶氮类染料的产品中的应用。

8.一种降解偶氮类染料的方法，其特征在于，向偶氮类染料中加入权利要求1或2所述的双金属纳米催化剂进行反应，降解偶氮类染料。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括加入还原剂进行反应。

10.一种降解偶氮类染料的产品，其特征在于，包括权利要求1或2所述的双金属纳米催化剂。

技术总结
本申请涉及催化剂技术领域，公开了一种双金属纳米催化剂及其制备方法和应用。本申请使用负载壳聚糖的聚羟基丁酸酯纳米颗粒作为催化剂载体，负载Au、Pd两种金属催化剂，通过使用NaBH<subgt;4</subgt;先后还原配位固定在PHB‑CS上的Au、Pd元素，得到了具有金核钯壳结构的双金属纳米催化剂Au/Pd@PHB‑CS，两种金属间具有协同增效的作用，不仅能够对偶氮类染料有较高的催化活性，而且还可以重复利用，是一种能够高效去除环境中偶氮类染料的新型双金属绿色催化剂。

技术研发人员：高宏伟,张红蕾,张路路,刘德旭,刘柯雨,于佳雯,魏胜杰,陈阳辉
受保护的技术使用者：河北牧群生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23