纳米金属材料的合成及其催化性能的研究

论文摘要

纳米材料有巨大的比表面积,具有优良的表面吸附浓集效应、吸附定向效应和量子尺寸效应,可望制得高比表面积、高效、高选择性的纳米催化剂,并实现催化剂的分子设计。因此,纳米催化及应用研究正成为催化化学的研究热点。本论文利用热分解法合成了尺寸均一的Pt@Fe2O3、FePt@Cu和Pt纳米线。通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）、能量分散X-射线分析（EDS）等测试手段,分别对纳米线的形态、晶体结构进行了表征,并进行了相关化学催化性能的研究。主要工作包括以下方面:（1）首次合成了直径约为3nm的Pt@Fe2O3纳米线并研究其对烯烃和醇的选择性催化氧化性能,分别对反应的溶剂、温度、氧化剂做了筛选,优化了反应条件。与已经报道过的以Fe2O3或Au催化该类氧化反应的活性相比,我们的纳米材料的催化反应活性更高,使用寿命更长。（2）合成了FePt@Cu纳米线,并用其催化反式-1,2二苯乙烯的环氧化反应,研究发现只有在溶剂参与氧化的情况下,反应才会进行,因此确定反应机理为溶剂参与的自由基氧化机理。FePt@Cu纳米线重复多次使用后还具有较高的催化活性。这是首次报道以纳米铜材料作为双键环氧化的催化剂。（3）合成了直径约为2nm的Pt纳米线。该纳米材料催化烯烃和炔烃的加氢反应活性非常高,能在数分钟之内将C=C和C≡C还原为C—C。我们还初步研究了该纳米材料对芳环的催化加氢,分别选用二苯乙烷、二苯胺、苯酚等为原料,结果表明:以乙酸为溶剂、氯化铝为共催化剂时,Pt纳米线催化芳环加氢的活性最高。（4）以Pt纳米线为催化剂,在自然光照条件下,用罗丹明B、弱酸性桃红B、分散深蓝HGL、分散蓝2BLN、酸性桃红GS、酸性艳红10B、直接耐晒翠兰GL等染料模拟工业染料废水,实现废水的光催化降解。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 纳米材料概述
• 1.2 纳米金属材料
• 1.2.1 纳米金属材料的典型形貌
• 1.2.2 纳米金属材料的合成
• 1.2.3 纳米金属材料的应用
• 1.3 本论文的研究背景和主要研究内容
• 参考文献
• 20₃纳米线的合成及其催化氧化性能的研究'>第二章 Pt@ Fe₂0₃纳米线的合成及其催化氧化性能的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 催化剂的合成
• 2.2.3 催化氧化反应
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 催化剂的表征
• 2.3.2 苯乙烯的催化氧化反应
• 2.3.3 苯乙烯衍生物的催化氧化反应
• 2.3.4 醇的催化氧化反应
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 FePt@ Cu 纳米线催化二苯乙烯环氧化性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 催化剂的合成
• 3.2.3 催化氧化反应
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 催化剂的表征
• 3.3.2 二苯乙烯的催化环氧化反应
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 Pt 纳米线的制备及其催化还原性能的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 催化剂的合成
• 4.2.3 催化加氢反应
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 催化剂的表征
• 4.3.2 Pt NWs 催化烯烃、炔烃的加氢反应
• 4.3.3 Pt NWs 催化芳环的加氢反应
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 Pt 纳米线在降解染料废水方面的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂与仪器
• 5.2.2 催化剂的合成
• 5.2.3 催化降解染料废水
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 罗丹明B 染料废水的降解
• 5.3.2 PtNWs 降解其它工业染料
• 5.3.3 PtNWs 降解其它化合物
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 硕士研究生期间的科研成果情况
• 致谢