納米二氧化鈦和碘化亞銅的制備及催化性質(zhì).pdf

1、本論文旨在研究納米二氧化鈦(TiO2)和碘化亞銅(CuI)的制備及其催化性質(zhì)，探索其性質(zhì)與制備方法、結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。論文首先對納米材料的制備、表征方法及應(yīng)用；納米TiO2、納米CuI的制備方法、形貌和應(yīng)用進(jìn)行綜述，重點(diǎn)介紹納米TiO2 作為光催化劑的研究歷程，CuI在現(xiàn)代重要有機(jī)合成反應(yīng)-交叉偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用。以TiCl4為鈦源，分別采用溶膠-凝膠法、溶膠-凝膠法和水熱法相結(jié)合的兩步合成法和溶劑熱法來制備TiO2納米粒子，并用X-射線粉

2、末衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等手段對其進(jìn)行表征，結(jié)果表明用溶膠-凝膠法所制得的納米TiO2是金紅石型，粒子大小約為7-16nm 左右；溶膠-凝膠法和水熱法相結(jié)合的兩步合成法所制得的是銳鈦礦型，粒子大小約為21-50nm；溶劑熱法所制得的納米TiO2晶型決定于煅燒溫度，其粒子粒徑大小約為30-40nm，三種方法所制得的納米粒子大小均勻。用溶膠-凝膠法、溶膠-凝膠法和水熱法相結(jié)合的兩步合成法制備TiO2的產(chǎn)率都超過90％，溶劑熱法制

3、備TiO2的產(chǎn)率為85％。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比陳化時(shí)間、煅燒時(shí)間、煅燒溫度對粒徑的影響，結(jié)果顯示陳化時(shí)間的延長、煅燒時(shí)間的增加和煅燒溫度的升高，都能使粒子的粒徑增大，而煅燒時(shí)間相對于陳化時(shí)間、煅燒溫度，對粒徑大小的影響更大一些；陳化時(shí)間和煅燒時(shí)間的延長都不會(huì)影響晶型的轉(zhuǎn)變，但隨著煅燒溫度的升高，晶型逐漸從板鈦礦型、銳鈦礦型向金紅石型轉(zhuǎn)變。在UVA段(波長范圍：320-400nm)紫外光輻照下，利用拉曼光譜跟蹤納米TiO2對維生素B12的光催

4、化降解，對光催化降解維生素B12機(jī)理進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在沒有納米TiO2催化劑只有光照的條件下和有納米TiO2存在而無光照條件，維生素B12 均無明顯降解。通過對跟蹤維生素B12降解的拉曼光譜的分析，發(fā)現(xiàn)在光催化降解過程中，維生素B12 1501cm-1 特征吸收峰值顯著降低，從而可推斷出降解過程中鈷卟啉環(huán)被破壞開環(huán)，說明納米TiO2使維生素B12發(fā)生了顯著降解；整個(gè)過程中峰的位置基本沒有改變，也沒有出現(xiàn)新的吸收峰，表明在其降解的過程

5、中，沒有新物質(zhì)生成和積累，維生素B12降解是直接礦化。實(shí)驗(yàn)制備的金紅石型納米二氧化鈦能使維生素B12礦化，說明具有較高的光催化活性。 以廉價(jià)的Cu(Ac)2·H2O和KI為原料，用聚乙二醇(PEG)和水合肼分別在水溶液、甲醇溶液、乙醇溶液中制備出納米CuI，產(chǎn)率均達(dá)90％以上。用X-射線粉末衍射(XRD)分析表明在這三種溶液制得的都是γ-CuI。掃描電鏡(SEM)結(jié)果顯示在水溶液中制得的是八面體形狀，面邊長約為50-300nm；

6、甲醇溶液中制得的是直徑約為300nm，長達(dá)40μm 左右的棒狀碘化亞銅；乙醇溶液中制得的也是棒狀，直徑為100-400nm，長達(dá)3μm左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過改變?nèi)軇┛梢愿淖兗{米γ-CuI的形態(tài)，而改變PEG 分子量可以控制納米γ-CuI棒的大小和長短。 以八面體形和棒狀的納米CuI以及普通CuI做催化劑，用對甲氧基碘苯和苯乙炔做反應(yīng)底物，三苯基磷做配體，PEG400做溶劑，K2CO3控制反應(yīng)的堿性條件下，進(jìn)行無鈀的Sonoga

7、shira鹵代芳烴反應(yīng)，并用質(zhì)譜、核磁共振氫譜和碳譜表征有機(jī)產(chǎn)物，納米CuI的各反應(yīng)產(chǎn)率均達(dá)90％以上，明顯比用普通CuI提高。實(shí)驗(yàn)中八面體形狀γ-CuI顆粒的產(chǎn)率要比棒狀的要高，短棒的要比長棒的產(chǎn)率高，說明反應(yīng)產(chǎn)率主要受催化劑的比表面積的影響，這為進(jìn)一步提高催化效率指明了方向，實(shí)現(xiàn)了獲取價(jià)廉、高效、高催化活性催化劑的目標(biāo)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。 大量文獻(xiàn)報(bào)道用沉淀法制備磁性納米Fe3O4，但通常制備的磁性粒子分散性較差。本文用Fe

8、Cl3為原料，在乙二醇中用三乙胺做模板用溶劑熱法制備納米Fe3O4，SEM 結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4的納米粒子大小約為40nm，單分散性明顯優(yōu)于共沉淀法，且具有更大的比表面積。再以Fe3O4為磁基體合成高分散的球形Fe3O4@SiO2復(fù)合粒子，并進(jìn)一步制備了Fe3O4@SiO2@TiO2和Fe3O4@SiO2@CuI復(fù)合粒子，F(xiàn)e3O4@SiO2納米粒子大小約為200nm左右，粒子是大小相近的球形納米顆粒，具有很好的單分散性。XRD和FT-