以球形纳米氧化亚铜为还原剂制备金、银纳米复合材料及其在染料降解中的应用

论文摘要

氧化亚铜纳米材料因其独特的物理化学性质,在光学、催化、磁学等领域有着广泛的应用。本论文探索了以球形纳米氧化亚铜为还原剂,还原硝酸银和氯金酸制备不同形貌的金、银纳米复合材料,并探索其在染料降解反应中的催化特性。1以球形纳米氧化亚铜为还原剂制备银纳米带以杯[8]磺酸钠修饰的氧化亚铜为还原剂,以硝酸银为氧化剂在水溶液中反应制备银纳米复合材料。通过调节硝酸银的浓度、反应的温度获得了不同形貌的银纳米材料。通过XRD、FE-SEM、TEM、HRTEM、UV-vis、EDX等对产品进行表征。对银纳米线的形成机理进行讨论,发现反应物的浓度和反应温度对树突状的银纳米复合材料的形成具有显著作用,进一步说明氧化亚铜纳米球不仅作为还原剂,还作为生长基底引导形成银的纳米线。同时对在硝酸银浓度不同的条件下制备的银纳米复合材料作为基底,以R6G为探针分子,进行了拉曼光谱增强研究。2银纳米复合材料/H2O2类芬顿体系对染料的脱色与降解银纳米复合材料能够催化H202分解产生羟自由基,使亚甲基蓝、甲基橙染料完全降解。降解产物不含有任何有机成分,反应彻底。实验考察了pH值、过氧化氢的量、反应温度对降解反应的影响。并对银纳米复合材料催化H202分解产生羟自由基对亚甲基蓝、甲基橙的降解反应均为一级动力学反应。3以球形纳米氧化亚铜为还原剂和模板制备CuO/Au核壳纳米球以及金纳米球笼以球形的氧化亚铜为模板和还原剂,对氯金酸水溶液进行还原。通过调节氯金酸的浓度、反应温度,获得了不同形貌的金纳米材料。对CuO/Au核壳纳米球以及金纳米球笼的形成机理进行讨论,发现反应物的浓度和反应温度产物的组成及形貌具有显著作用,进一步说明氧化亚铜纳米球不仅作为还原剂,还起到模板的作用。CuO/Au纳米复合材料能够催化过氧化氢分解产生羟自由基,使亚甲基蓝脱色降解。在较佳条件下CuO/Au纳米复合材料催化亚甲基蓝降解反应为一级动力学反应。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料简介
• 1.2 金银纳米材料及纳米复合材料的制备
• 1.2.1 银纳米材料及银纳米复合材料的制备
• 1.2.2 金纳米材料及金纳米复合材料的制备
• 1.3 贵金属纳米材料及纳米复合材料的应用
• 1.3.1 银纳米材料及银纳米复合材料的应用
• 1.3.2 金纳米材料及金纳米复合材料的应用
• 1.4 染料降解
• 1.4.1 染料废水的特点
• 1.4.2 染料废水的处理技术研究进展
• 1.4.2.1 生物法
• 1.4.2.2 物理法
• 1.4.2.3 化学法
• 1.5 本论文的主要研究内容和意义
• 1.6 参考文献
• 第二章 以球形纳米氧化亚铜为还原剂制备银纳米带
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 氧化亚铜纳米球表征
• 2.3.2 银纳米带的表征
• 2.3.3 前驱体浓度对产品形貌的影响
• 2.3.4 反应温度对产品形貌的影响
• 2.3.5 反应机理
• 2.3.6 拉曼光谱表征
• 2.3.7 银涂片的扫描电镜表征
• 2.4 结论
• 2.5 参考文献
• 2O₂类芬顿体系对染料的脱色与降解'>第三章 银纳米复合材料/H₂O₂类芬顿体系对染料的脱色与降解
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 2O₂体系催化降解MB'>3.3.1 银纳米复合材料/H₂O₂体系催化降解MB
• 3.3.1.1 pH值的影响
• 2O₂用量的影响'>3.3.1.2 H₂O₂用量的影响
• 3.3.1.3 催化剂量的影响
• 3.3.1.4 温度的影响
• 3.3.1.5 亚甲基蓝的去除率随时间的变化
• 3.3.1.6 几种不同种类催化剂的比较
• 3.3.1.7 催化剂反应前后红外光谱表征
• 3.3.1.8 GC-MS表征
• 3.3.1.9 催化剂重复使用次数
• 3.3.1.10 催化剂反应前后TEM表征
• 2O₂体系催化降解MO'>3.3.2 银纳米复合材料/H₂O₂体系催化降解MO
• 3.3.2.1 pH值的影响
• 2O₂用量的影响'>3.3.2.2 H₂O₂用量的影响
• 3.3.2.3 催化剂量的影响
• 3.3.2.4 温度的影响
• 3.3.2.5 甲基橙的去除率随时间的变化
• 3.3.2.6 几种不同种类催化剂的比较
• 3.3.2.7 催化剂反应前后TEM表征
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第四章 以球形纳米氧化亚铜为还原剂和模板制备CuO/Au壳核纳米球以及金纳米球笼
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.2.1 以氧化亚铜为还原剂金纳米材料的合成
• 4.2.2.2 金球状纳米材料降解亚甲基蓝
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 CuO/Au复合纳米球的表征
• 4.3.1.1 XRD表征
• 4.3.1.2 透射电镜表征
• 4.3.2 纳米金笼的合成与表征
• 4.3.2.1 纳米金笼的XRD表征
• 4.3.2.2 电子能潜表征
• 4.3.2.3 TEM和HRTEM表征
• 4.3.2.4 场发射扫描电镜表征
• 4.3.2.5 紫外-可见光谱表征
• 4.3.2.6 温度对金纳米球笼形貌的影响
• 4.3.2.7 金纳米材料的形成机理
• 2O₂体系催化降解MB'>4.3.3 CuO/Au与H₂O₂体系催化降解MB
• 4.3.3.1 pH值的影响
• 4.3.3.2 过氧化氢用量的影响
• 4.3.3.3 催化剂量的影响
• 4.3.3.4 温度的影响
• 4.3.3.5 重复利用
• 4.3.3.6 CuO与CuO/Au催化剂比较
• 4.4 结论
• 4.5 参考文献
• 第五章 结论
• 硕士期间发表和待发表的论文
• 致谢