(SiW12-M)NPs的光催化还原制备及其修饰电极的电催化性质

论文摘要

本文以Keggin结构硅钨杂多酸H4SiW12O40(简作SiW12为光催化还原剂,制备了金属纳米粒子。将纳米粒子连接到电极表面,制成修饰电极。此修饰电极稳定性强、电化学响应和电催化性能好。以硅钨杂多酸SiW12为光催化剂,通过光化学的方法,制备负载SiW12的金、银及金/银核壳结构金属纳米粒子(记作(SiW12-M)NPs)。SiW12同时作为光催化剂、还原剂以及稳定剂,异丙醇为电子牺牲剂。考察了合成条件如紫外光照时间、SiW12的用量和异丙醇用量对银纳米粒子粒径和形貌的影响。实验表明,光照12min时,得到的纳米粒子均匀、规则,纳米溶胶稳定,不易聚沉;增加SiW12、异丙醇用的用量,有利于纳米粒子的形貌完整和分散性、稳定性的提高,当用量过大,粒子会聚沉,溶胶不稳定。采用层层组装技术将制备得到的负载SiW12的金属纳米粒子修饰到玻碳电极以及ITO玻璃电极表面,采用紫外-可见光谱法、循环伏安法研究组装过程。结果表明,吸光度和电流值随修饰膜层数的增加而线性增加,说明多层膜的增长是一个均匀规则过程。采用循环伏安法考察了三种金属纳米粒子修饰电极的电化学行为和电催化性质。在0.5mol/LH2SO4溶液中,SiW12-Ag-PVP/GCE和SiW12-（Au/Ag）-PVP/GCE均出现了三对氧化还原峰,而SiW12-Au-PVP/GCE却只出现了两对氧化还原峰。多层膜修饰电极对NO2-、H2O2、IO3-、BrO3-的还原都有较好的催化作用,SiW12-Ag-PVP/GCE和SiW12-（Au/Ag）-PVP/GCE的催化能力比SiW12-Au-PVP/GCE强。利用计时安培法求出SiW12-Ag-PVP/GCE对NO2-的异相催化速率常数达4×103mol-1·L·s-1。以上实验结果表明:用光催化还原法制备负载SiW12的金属纳米粒子,方法简便,并且纳米粒子的形貌可以通过改变实验条件进行调节。将负载SiW12金属纳米粒子,以层层组装的方法修饰到玻碳电极表面,得到的修饰电极具有良好的稳定性和灵敏度,保持了杂多酸的电化学活性和电催化性能,同时由于金属纳米粒子的电传导或电催化作用,使电极电流响应明显增强。

论文目录

• 中文提要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 Keggin结构杂多酸的结构及其应用
• 1.1.1 Keggin结构杂多酸的结构
• 1.1.2 Keggin结构杂多酸的性质
• 1.1.2.1 杂多酸的酸性
• 1.1.2.2 杂多酸的电催化性
• 1.1.2.3 杂多酸的光催化性
• 1.2 杂多酸光催化还原法直接制备金属纳米粒子
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 杂多酸光催化还原法直接制备金属纳米粒子
• 1.3 硅钨杂多酸修饰电极及电催化性能
• 1.3.1 杂多酸修饰电极的制备方法
• 1.3.1.1 电化学沉积法
• 1.3.1.2 吸附法
• 1.3.1.3 聚合物掺杂法
• 1.3.1.4 溶胶-凝胶法
• 1.3.2 硅钨杂多酸修饰电极的电催化性能
• 1.4 本论文的选题目的和主要内容
• 参考文献
• 12-M)NPs的光催化法制备及其影响因素'>第二章 (SiW₁₂-M)NPs的光催化法制备及其影响因素
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 金属纳米粒子的制备方法和表征
• 12-Ag)NPs)的制备'>2.2.2.1 银纳米粒子((SiW₁₂-Ag)NPs)的制备
• 12-Au)NPs)的制备'>2.2.2.2 金纳米粒子((SiW₁₂-Au)NPs)的制备
• 12-Au/Ag)NPs)的制备'>2.2.2.3 Au/Ag核壳结构纳米粒子((SiW₁₂-Au/Ag)NPs)的制备
• 12-M)NPs的表征'>2.2.2.4 (SiW₁₂-M)NPs的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 金属纳米粒子的表征
• 12-Ag)NPs的表征'>2.3.1.1 (SiW₁₂-Ag)NPs的表征
• 12-Au)NPs的表征'>2.3.1.2 (SiW₁₂-Au)NPs的表征
• 12-Au/Ag)NPs的表征'>2.3.1.3 (SiW₁₂-Au/Ag)NPs的表征
• 12-Ag)NPs的影响因素'>2.3.2 制备(SiW₁₂-Ag)NPs的影响因素
• 2.3.2.1 光照时间的影响
• 12用量'>2.3.2.2 SiW₁₂用量
• 2.3.2.3 异丙醇用量的影响
• 2.4 小结
• 参考文献
• 12-M)NPs修饰电极的电化学及电催化性质'>第三章 (SiW₁₂-M)NPs修饰电极的电化学及电催化性质
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 修饰电极的制备
• 3.2.2.1 玻碳电极的预处理
• 12-M-PVP膜的层层组装'>3.2.2.2 SiW₁₂-M-PVP膜的层层组装
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 耦联剂的选择
• 3.3.2 层层组装膜的紫外-可见吸收光谱表征
• 12-M)NPs修饰电极的电化学行为'>3.3.3 (SiW₁₂-M)NPs修饰电极的电化学行为
• 12-M)NPs修饰电极的循环伏安行为'>3.3.3.1 (SiW₁₂-M)NPs修饰电极的循环伏安行为
• 3.3.3.2 扫描速率的影响
• 3.3.3.3 pH的影响
• 3.3.4 多层膜修饰电极的电催化性质
• 2^-的电催化还原行为'>3.3.4.1 对NO₂^-的电催化还原行为
• 2O₂的电催化还原行为'>3.3.4.2 对H₂O₂的电催化还原行为
• 3^-以及IO₃^-的电催化还原行为'>3.3.4.3 对BrO₃^-以及IO₃^-的电催化还原行为
• 12-Ag-PVP多层膜对NO₂^-的异相催化速率常数'>3.3.4.4 SiW₁₂-Ag-PVP多层膜对NO₂^-的异相催化速率常数
• 3.3.5 多层膜修饰电极的稳定性
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 结论
• 硕士期间发表和交流的论文
• 致谢