技术领域
[0001] 本发明属于贵金属陶瓷催化剂技术领域，尤其涉及一种催化剂载体及其在光催化法增加贵金属陶瓷催化剂体活性中的应用。
相关背景技术
[0002] 纳米贵金属催化剂已经成为当今世界的研究热点，因其具有比表面积大，表面能高，晶体内扩散通道短，表面催化活性位多，吸附能力强等优点，可以控制反应速率，如Pt纳米颗粒；但在制备方法中现在应用较多的是多元醇法制备Pt纳米颗粒，其中Pt原料为六水合氯铂酸盐，还原剂为乙二醇，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）。PVP包覆在Pt纳米颗粒表面，可以稳定Pt纳米颗粒。但加入的表面活性剂越多，纳米颗粒粒径越小，导致纳米催化剂的催化活性也显著降低[3]，这因为PVP过多的包覆在Pt纳米颗粒表面，掩盖了其催化活性位点。所以需要寻求一种方法来增加其活性位点。（[3]杨玉琴，邹翠娥，杜玉扣. 两种制备铂纳米颗粒方法的比较[J ]， 化学研究， 2004， 15 (4) : 17～19.）。
[0003] 陶瓷纳米纤维因为其耐高温，耐腐蚀，且比表面积大，易吸附的性能，现在被作为催化剂载体广泛研究。而与其他载体相比，陶瓷金属氧化物不仅可以作为载体还是很好的光催化剂，受具有一定能量的光子激发下能使分子轨道中的电子离开价带跃迁至导带。从而在材料价带形成光生空穴，在导带形成光生电子。由于光生电子和光生空穴都有很强的能量，远远高出一般高分子的分子链的强度，则可以轻易将高分子分解；所以，空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的高分子的电子，使原本不吸收光的物质被直接氧化分解。但是光生电子在到达导带开始向颗粒表面活动的过程中很容易与光生空穴复合，以及对可见光的利用率很低等缺点，因此需要其他物质来改性即修饰光催化剂。[4]（[4] Li E J， Zhang Q， Li W H， et al. Bismuth-containing semiconductor photocatalysts [J]. Progress in Chemistry， 2010， 22: 2282- 2289.）。
[0004] 然而，本发明的目的是通过用石墨烯掺杂修饰陶瓷氧化物半导体材料，进而促进2-
了其在载体方面的更加应用广泛；同时用光催化剂可以使PtCl6 被还原为Pt纳米颗粒而且使包裹在Pt纳米颗粒表面的表面活性剂发生分解，使Pt颗粒表面的活性位点更多的裸露出来。
具体实施方式
[0020] 该载体中的金属氧化物纳米材料不仅可以做载体也可以作为光催化剂，因为半导体光催化剂受光激发产生电子—空穴对，经过一系列反应对高分子的氧化还原将其分解。但从提高光催化效率和太阳光的利用率来看，还存在以下主要缺陷：一是半导体的光吸收波长范围狭窄，主要在紫外区，利用太阳光的比例低，如TiO2；另一是半导体载流子的复合率很高，因此量子效率较低。所以就开始对半导体光催化剂进行改性研究。改性的目的和作用包括提高激发电荷分离，抑制载流子复合以提高量子效率；扩大对太阳光的利用率；
提高光催化材料的稳定性等，因为石墨烯参与光催化反应可以有效的降低激发电子-空穴复合概率，增大光催化剂的吸附性；同时，对于一些的半导体材料，通过与石墨烯复合可以减小其禁带宽度，调整其能带位置。通过使用光催化法，利用光催化剂载体的光催化活性，
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将陶瓷基体上PtCl6 被还原为Pt纳米颗粒，同时Pt颗粒表面的表面活性剂分解活性位点增加，进而提高贵金属催化剂的催化效率。首先陶瓷载体中的金属氧化物半导体材料吸收光子，其电子和空穴发生分离，石墨烯作为导线可以迅速将电子传出去，进而阻止光生电子
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和光生空穴的复合。其次，光生电子可以将PtCl6 还原为Pt纳米颗粒，而光生空穴夺取表面活性剂上含有羰基等基团的电子，从而高分子发生分解。使更多的催化剂活性位点裸露出来。
[0021] 催化剂载体，其特征在于包括有金属氧化物以及掺杂的石墨烯。所述掺杂石墨烯的金属氧化物中金属氧化物与石墨烯的质量比例为20-1，尤其以4:1-16:1效果最佳。
[0022] 一种光催化法增加贵金属陶瓷催化剂体活性的方法，包括：（步骤1）配制催化剂载体溶液：将催化剂载体溶于水和甲醇的混合溶液中，使该混合溶液均匀搅拌；
（步骤2）分别配制氯铂酸和表面活性剂的水溶液，然后将等体积氯铂酸和表面活性剂的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，注入的同时用光照射溶液。
[0023] （步骤3）光照不同时间段取样，然后通过紫外可见光谱检测不同时间段Pt颗粒的大小和表面活性剂的分解情况，即载体上Pt颗粒的光催化效果。
[0024] 其中，[1] 金属氧化物颗粒为α﹣Fe2O3、TiO2、Al2O3陶瓷纳米半导体材料等，其通过静电纺丝法制备。其中氧化石墨烯通过Hummer法制备。掺杂石墨烯的金属氧化物的掺杂方法为水热法。
[0025] [2]步骤1中催化剂载体可以是α﹣Fe2O3/RGO、TiO2/RGO、Al2O3/RGO。若金属氧化物是α﹣Fe2O3时，采用的光源为可见光（λ>420nm）；若金属氧化物是TiO2或Al2O3时，采用的光源为紫外光；[3]步骤1中水与甲醇的体积比为1/3-3，催化剂载体的浓度为0.1mg/mL-10mg/mL；其中步骤2中的表面活性剂可以为PVP、PVA等；
[4] 氯铂酸的水溶液的浓度为100-1mg/mL；表面活性剂的水溶液的浓度为100-1mg/mL；催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的比例为20-0.1，表面活性剂与催化剂载体的比例为20-0.1
[5]陶瓷基体上负载的Pt粒径为1-5nm。步骤3中光源光照时间为15-60min。
[0026] 以下实施例中的表面活性剂以PVP为例。
[0027] 实施例1：(步骤1) 配制催化剂载体α﹣Fe2O3/RGO溶液：将催化剂载体α﹣Fe2O3/RGO溶于水和甲醇的混合溶液中均匀搅拌，催化剂载体的浓度为0.1 mg/mL，水与甲醇的体积比例为
1:1；
(步骤2) 分别配制氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液，所述氯铂酸的水溶液的浓度为50mg/mL，所述表面活性剂PVP的水溶液的浓度为45mg/mL，然后将等体积的氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的质量比为
10:1，表面活性剂PVP与催化剂载体的质量比为5:1；注入的同时用可见光照射溶液90min。
[0028] (步骤3) 光照不同时间段取样，然后通过紫外可见光谱检测不同时间段表面活性剂PVP的分解情况，即载体上Pt颗粒的光催化效果。实施例2：
(步骤1) 配制催化剂载体α﹣Fe2O3/RGO溶液：将催化剂载体α﹣Fe2O3/RGO溶于水和甲醇的混合溶液中均匀搅拌，催化剂载体的浓度为5 mg/mL，水与甲醇的体积比例为
1:3；
(步骤2) 分别配制氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液，所述氯铂酸的水溶液的浓度为100mg/mL，所述表面活性剂PVP的水溶液的浓度为80mg/mL，然后将等体积氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的质量比为20:1，表面活性剂PVP与催化剂载体的质量比为10:1；注入的同时用可见光照射溶液
90min。
[0029] (步骤3) 光照不同时间段取样，然后通过紫外可见光谱检测不同时间段表面活性剂的分解情况，即载体上Pt颗粒的光催化效果。实施例3：
(步骤1) 配制催化剂载体TiO2/RGO溶液：将催化剂载体TiO2/RGO溶于水和甲醇的混合溶液中均匀搅拌，催化剂载体的浓度为10mg/mL，水与甲醇的体积比例为3:1；
(步骤2) 分别配制氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液，所述氯铂酸的水溶液的浓度为
5mg/mL，所述表面活性剂PVP的水溶液的浓度为3mg/mL，然后将等体积氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的质量比为2:5，表面活性剂PVP与催化剂载体的质量比为1:10；注入的同时用可见光照射溶液90min。
[0030] (步骤3) 光照不同时间段取样，然后通过紫外可见光谱检测不同时间段表面活性剂的分解情况，即载体上Pt颗粒的光催化效果。实施例4：
(步骤1) 配制催化剂载体TiO2/RGO溶液：将催化剂载体TiO2/RGO溶于水和甲醇的混合溶液中均匀搅拌，催化剂载体的浓度为1mg/mL，水与甲醇的体积比例为1:1；
(步骤2) 分别配制氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液，所述氯铂酸的水溶液的浓度为25mg/mL，所述表面活性剂PVP的水溶液的浓度为30mg/mL，然后将等体积氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的质量比为1:10，表面活性剂PVP与催化剂载体的质量比为20:1；注入的同时用可见光照射溶液
90min。
[0031] (步骤3) 光照不同时间段取样，然后通过紫外可见光谱检测不同时间段表面活性剂的分解情况，即载体上Pt颗粒的光催化效果。实施例5：
(步骤1) 配制催化剂载体Al2O3/RGO溶液：将催化剂载体Al2O3/RGO溶于水和甲醇的混合溶液中均匀搅拌，催化剂载体的浓度为8mg/mL，水与甲醇的体积比例为2:3；
(步骤2) 分别配制氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液，所述氯铂酸的水溶液的浓度为60mg/mL，所述表面活性剂PVP的水溶液的浓度为45mg/mL，然后将等体积氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的质量比为
20:1，表面活性剂PVP与催化剂载体的质量比为5:1；注入的同时用可见光照射溶液90min。
[0032] (步骤3) 光照不同时间段取样，然后通过紫外可见光谱检测不同时间段表面活性剂的分解情况，即载体上Pt颗粒的光催化效果。实施例6：
(步骤1) 配制催化剂载体Al2O3/RGO溶液：将催化剂载体Al2O3/RGO溶于水和甲醇的混合溶液中均匀搅拌，催化剂载体的浓度为2.5mg/mL，水与甲醇的体积比例为3:4；
(步骤2) 分别配制氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液，所述氯铂酸的水溶液的浓度为
15mg/mL，所述表面活性剂PVP的水溶液的浓度为30mg/mL，然后将等体积氯铂酸和表面活性剂PVP的水溶液同时注入催化剂载体溶液中，其中氯铂酸与催化剂载体的质量比为5:1，表面活性剂PVP与催化剂载体的质量比为1:2；注入的同时用可见光照射溶液90min。
[0033] (步骤3) 光照不同时间段取样，然后通过紫外可见光谱检测不同时间段表面活性剂的分解情况，即载体上Pt颗粒的光催化效果。
[0034] 本方法不限于仅制备Pt颗粒，其他贵金属盐均可以。
