在离子液体环境下纳米金属催化剂的合成与应用

论文摘要

目前，离子液体作为一种新型的绿色和环境友好溶剂受到了极大的关注。它是由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子组成的，在室温或近室温条件下呈液态的盐类化合物，又称室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等。离子液体作为一种新型的绿色溶剂和稳定剂，具有优良的稳定性、低挥发性、可设计性等优点，可以为化学反应提供不同于传统有机溶剂的优良环境。其具有电子效应和位阻效应，能够有效地阻止金属纳米粒子间的团聚，已成功应用于制备金属纳米粒子。本论文介绍了在自制的离子液体[C6mim]PF6中，以HAuCl4为金源，以水合肼为还原剂，用溶胶-凝胶法一步合成合成纳米金属催化剂：1)以SiO2为载体，合成了Ag/SiO2、Au/SiO2和复合纳米粒子Ag-Cu/SiO2、Au-Cu/SiO2催化剂。2)以Al2O3为载体，合成了Au/Al2O3催化剂。3)以TiO2为载体，合成了Au/TiO2催化剂，其中采用P123模板剂合成的TiO2具有均匀的介空结构。考察了不同载体对纳米金属催化剂的影响，并通过XRD、TEM、SEM、N2吸附等仪器对合成的产物进行表征，表征结果显示Au/SiO2中金颗粒的形貌为球形，分散度良好，Au的粒径在2～3nm。将制备的纳米金属催化剂应用到甲烷催化反应中，测试催化剂的催化性能。纳米Au/SiO2催化剂催化甲烷氧化反应的转化率最高，达到24.85%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 离子液体的研究现状
• 1.1.1 离子液体的发展
• 1.1.2 离子液体的种类
• 1.1.3 离子液体的物理化学特性
• 1.1.4 离子液体的应用研究
• 1.1.5 离子液体的发展前景
• 1.2 纳米金属催化剂的研究进展
• 1.2.1 纳米银催化剂简介
• 2催化剂应用'>1.2.2 纳米 Ag/SiO₂催化剂应用
• 1.2.3 纳米金催化剂概述
• 1.3 金属催化剂的影响因素
• 1.3.1 制备方法的影响
• 1.3.2 催化剂载体的影响
• 1.3.3 粒径对金催化剂的影响
• 1.4 室温离子液体在纳米金属催化剂合成中的应用
• 1.5 选题意义及主要内容
• 第二章 离子液体的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验药品
• 2.3 实验仪器及设备
• 2.4 实验步骤
• 2.4.1 室温离子液体的合成
• 2.4.1.1 合成溴代离子液体
• 2.4.1.2 合成离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐
• 2.5 离子液体的表征及讨论
• 2.5.1 1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体
• 2.5.1.1 溴盐离子液体的红外表征
• 2.5.1.2 溴盐离子液体制备过程中的影响因素
• 2.5.2 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体
• 2.5.2.1 六氟磷酸盐离子液体红外表征
• 2.5.2.2 六氟磷酸盐离子液体制备过程中的影响因素
• 2的合成与应用'>第三章 离子液体中 Au/SiO₂的合成与应用
• 3.1 前言
• 3.2 实验药品
• 3.3 实验仪器及设备
• 3.4 数据计算及溶液的配制
• 2纳米粒子的合成过程'>3.5 Au/SiO₂纳米粒子的合成过程
• 2的表征'>3.6 Au/SiO₂的表征
• 2的 XRD 表征'>3.6.1 Au/SiO₂的 XRD 表征
• 2吸附性能测试结果'>3.6.2 Au/SiO₂吸附性能测试结果
• 2透射电子显微镜分析'>3.6.3 Au/SiO₂透射电子显微镜分析
• 2催化剂应用'>3.7 Au/SiO₂催化剂应用
• 3.7.1 液相催化氧化甲烷实验
• 3.7.2 甲烷催化测试结果
• 2、Ag-Cu/SiO₂、Au-Cu/SiO₂的合成与应用'>第四章 离子液体中 Ag/SiO₂、Ag-Cu/SiO₂、Au-Cu/SiO₂的合成与应用
• 4.1 前言
• 4.2 实验药品
• 4.3 实验仪器
• 4.4 数据计算及溶液的配制
• 2、Ag-Cu/SiO₂、Au-Cu/SiO₂）的合成过程'>4.5 金属纳米粒子（AgSiO₂、Ag-Cu/SiO₂、Au-Cu/SiO₂）的合成过程
• 2、Ag-Cu/SiO₂、Au-Cu/SiO₂样品的表征'>4.6 AgSiO₂、Ag-Cu/SiO₂、Au-Cu/SiO₂样品的表征
• 2的 XRD 表征'>4.6.1 Ag/SiO₂的 XRD 表征
• 2的 TEM 表征'>4.6.2 Ag/SiO₂的 TEM 表征
• 2纳米粒子为催化剂催化氧化甲烷反应'>4.6.3 以 Ag/SiO₂纳米粒子为催化剂催化氧化甲烷反应
• 2纳米粒子的表征'>4.7 Ag-Cu/SiO₂纳米粒子的表征
• 2的 XRD 表征'>4.7.1 Ag-Cu/SiO₂的 XRD 表征
• 2复合纳米粒子的 SEM 表征'>4.7.2 Ag-Cu/SiO₂复合纳米粒子的 SEM 表征
• 2纳米粒子为催化剂催化氧化甲烷反应'>4.7.3 以 Ag-Cu/SiO₂纳米粒子为催化剂催化氧化甲烷反应
• 2的表征'>4.8 AU-CU/SIO₂的表征
• 2的 XRD 表征'>4.8.1 Au-Cu/SiO₂的 XRD 表征
• 2纳米粒子 SEM 表征结果分析'>4.8.2 对 Au-Cu/SiO₂纳米粒子 SEM 表征结果分析
• 2纳米粒子的 N2吸附-脱附表征结果分析'>4.8.3 对 Au-Cu/SiO₂纳米粒子的 N2吸附-脱附表征结果分析
• 第五章 离子液体中合成 Au/A12O3的合成与应用
• 5.1 前言
• 5.2 实验药品
• 5.3 实验仪器
• 5.4 实验过程
• 5.5 Au /A12O3的表征
• 5.5.1 Au/A12O3的 XRD 表征
• 5.5.2 Au/A12O3的 SEM 分析
• 5.6 Au/A12O3在甲烷催化反应中的应用
• 2催化剂'>第六章 离子液体中合成 Au/TIO₂催化剂
• 6.1 前言
• 6.2 实验药品
• 6.3 实验仪器
• 6.4 实验过程
• 2的合成'>6.4.1 介孔 TiO₂的合成
• 2催化剂的合成'>6.4.2 Au/TiO₂催化剂的合成
• 2、Au/TIO₂样品的表征'>6.5 TIO₂、Au/TIO₂样品的表征
• 2样品的 XRD 表征'>6.5.1 TiO₂样品的 XRD 表征
• 2样品的吸附性能测试结果'>6.5.2 TiO₂样品的吸附性能测试结果
• 2的 XRD 表征'>6.5.3 Au/TiO₂的 XRD 表征
• 2样品的吸附性能测试结果'>6.5.4 Au/TiO₂样品的吸附性能测试结果
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢