一种纸基载银催化剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种纸基载银催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

近年来，如何有效和充分使用丰富、可再生和环保的生物质资源，缓解严峻的能源与环境问题，得到了研究者的广泛关注。纤维素作为自然界最广泛存在的资源之一，是地球上含量最大的天然聚合物多糖。它是一种可再生，绿色、环保的天然高分子，并且其含有丰富的羟基官能团。商业二次纤维作为造纸工业的产品，很少被进一步的加工和利用，造成了资源的浪费，甚至会带来环境问题。纤维素分子具有丰富的碳含量，可进一步加工制备为碳材料进行使用。目前人们使用的碳材料一般为以石化基碳源的材料，其自身存在不可再生、环保性差和成本高的问题，因而将自然界广泛存在的纤维素作为碳源引起了各国研究者的重视。目前，国内外鲜有对以二次纤维作为碳源制备碳纤维材料载金属银催化剂方面的研究，主要存在的问题制备的碳银催化剂催化性能较低，使其在应用中受限，本发明以期解决这一问题，加快以纸张作为碳源的复合材料产业化发展进程。

技术实现要素：

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种纸基载银催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的纸基载银催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述纸基载银催化剂的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种纸基载银催化剂的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)配置物质的量浓度为0.01～0.2M的银氨溶液，在避光条件下将纸片浸渍到银氨溶液中，取出后自然干燥，得到催化剂的前驱体；

(2)将步骤(1)所得催化剂的前驱体在600～900℃温度下进行碳化处理，得到所述纸基载银催化剂。

优选地，所述纸片浸渍到银氨溶液中的时间为48～72h。

优选地，所述碳化处理过程在氮气或氩气气氛下进行，碳化处理时间为1～2h，升温速率为0.5～5℃/min。

一种纸基载银催化剂，通过上述方法制备得到。

优选地，所述纸基载银催化剂所负载的银为球形结构，其粒径在10～200nm。

上述纸基载银催化剂在催化、能源、探测或生物等领域中应用。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

(1)本发明以二次纤维成纸后的纸张为碳源的碳纤维是以低成本、可再生、可降解的纤维素作为碳源，与以往碳材料相比，具有原材料易得、符合节能和环保原则，这对于资源和环境的可持续性发展具有重要的意义；

(2)本发明以纸张为碳源的碳银催化剂的微观形貌良好，纳米银具有良好的分散性能，可提高碳银复合材料的使用性能；

(3)本发明的纸基载银催化剂具有良好的催化性能，在催化、能源、探测和生物等领域中具有应用价值；

(4)本发明的制备方法简单，制备成本低廉，具有良好的实际应用价值。

附图说明

图1为本发明所得纸基载银催化剂的扫描电镜图；

图2为本发明所得纸基载银催化剂中银分散效果的微观形貌图；

图3为本发明所得纸基载银催化剂催化降解对硝基苯酚的效果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)配置物质的量浓度为0.02M的银氨溶液10ml转移到避光的广口瓶中；称取0.8g重量的纸片(二次纤维抄纸)，将纸片浸渍到银氨溶液中，浸渍处理时间为72h，取出后自然干燥，得到纸基催化剂的前驱体。

(2)将步骤(1)所得纸基催化剂的前驱体进行碳化处理，碳化温度为800℃，升温速率为2℃/min，碳化保温时间为2h，在氮气气氛下进行，最终得到纸基载银催化剂。

本实施例所得纸基载银催化剂的扫描电镜图如图1所示，由图1可以看出：碳银复合催化剂保持了良好的纤维形貌。所得纸基载银催化剂中银分散效果的微观形貌图如图2所示，由图2可以看出：催化剂中金属银具有很好的分散性能。以本实施例所得纸基载银催化剂催化降解对硝基苯酚，取50mg纸基载银催化剂，使用的对硝基苯酚浓度为10mM，1.7mL，还原剂硼氢化钠为0.045M，30mL。结果如图3所示。由图3可以看出：在本发明的纸基载银催化剂存在下，10min之内可将对硝基苯酚完全降解，催化性能良好。

实施例2

(1)配置物质的量浓度为0.05M的银氨溶液10ml转移到避光的广口瓶中；称取0.8g重量的纸片(二次纤维抄纸)，将纸片浸渍到银氨溶液中，浸渍处理时间为48h，取出后自然干燥，得到纸基催化剂的前驱体。

(2)将步骤(1)所得纸基催化剂的前驱体进行碳化处理，碳化温度为600℃，升温速率为2℃/min，碳化保温时间为2h，在氮气气氛下进行，最终得到纸基载银催化剂。

以本实施例所得纸基载银催化剂催化降解对硝基苯酚，取50mg纸基载银催化剂，使用的对硝基苯酚浓度为10mM，1.7mL，还原剂硼氢化钠为0.045M，30mL。结果显示30min之内可将对硝基苯酚完全降解，催化性能良好。

实施例3

(1)配置物质的量浓度为0.1M的银氨溶液10ml转移到避光的广口瓶中；称取0.8g重量的纸片(二次纤维抄纸)，将纸片浸渍到银氨溶液中，浸渍处理时间为72h，取出后自然干燥，得到纸基催化剂的前驱体。

(2)将步骤(1)所得纸基催化剂的前驱体进行碳化处理，碳化温度为800℃，升温速率为2℃/min，碳化保温时间为2h，在氮气气氛下进行，最终得到纸基载银催化剂。

以本实施例所得纸基载银催化剂催化降解对硝基苯酚，取50mg纸基载银催化剂，使用的对硝基苯酚浓度为10mM，1.7mL，还原剂硼氢化钠为0.045M，30mL。结果显示30min之内可将对硝基苯酚完全降解，催化性能良好。

实施例4

(1)配置物质的量浓度为0.02M的银氨溶液10ml转移到避光的广口瓶中；称取1.6g重量的纸片(二次纤维抄纸)，将纸片浸渍到银氨溶液中，浸渍处理时间为72h，取出后自然干燥，得到纸基催化剂的前驱体。

(2)将步骤(1)所得纸基催化剂的前驱体进行碳化处理，碳化温度为900℃，升温速率为5℃/min，碳化保温时间为1h，在氮气气氛下进行，最终得到纸基载银催化剂。

以本实施例所得纸基载银催化剂催化降解对硝基苯酚，取50mg纸基载银催化剂，使用的对硝基苯酚浓度为10mM，1.7mL，还原剂硼氢化钠为0.045M，30mL。结果显示30min之内可将对硝基苯酚完全降解，催化性能良好。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。