基于液相晶種介導(dǎo)生長(zhǎng)法構(gòu)筑核-殼結(jié)構(gòu)金屬納米催化劑.pdf

1、核-殼結(jié)構(gòu)金屬納米晶是一類獨(dú)特的功能化材料，在催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。一方面，單組分金屬納米晶的性能調(diào)控范圍有限，而以核-殼結(jié)構(gòu)為代表的金屬納米晶由于不同組分間的復(fù)合作用往往表現(xiàn)出多樣化的功能性，在催化領(lǐng)域往往表現(xiàn)出不俗的催化活性、產(chǎn)物選擇性和穩(wěn)定性。另一方面，具有核-殼結(jié)構(gòu)的金屬納米晶能夠減少貴金屬材料的消耗，增加了外殼活性金屬的原子利用率和分散性，能夠?yàn)閷?shí)用催化體系的構(gòu)筑提供基礎(chǔ)性的研究思路。因此，設(shè)計(jì)和構(gòu)筑具有核-殼結(jié)構(gòu)的

2、金屬納米晶既屬于基礎(chǔ)研究的前沿領(lǐng)域，又兼具應(yīng)用研究的深遠(yuǎn)前景。迄今，隨著納米材料可控制備方法學(xué)的不斷完善，研究人員已經(jīng)成功構(gòu)筑了具有不同金屬組分和不同形貌的核-殼結(jié)構(gòu)金屬納米晶，在眾多合成方法中，液相晶種介導(dǎo)生長(zhǎng)法在構(gòu)筑這種核-殼結(jié)構(gòu)金屬納米晶方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。所謂液相晶種介導(dǎo)生長(zhǎng)法，是將具有特定結(jié)構(gòu)的晶種在已知的化學(xué)環(huán)境中進(jìn)行投料，然后在其表面進(jìn)行異相成核和外延生長(zhǎng)。異相成核的能壘比較低，使得金屬納米晶能夠在一種比較溫和的條件下進(jìn)行

3、定向生長(zhǎng)，生長(zhǎng)出來的結(jié)構(gòu)純度也比較高。在此背景下，本論文涉及的主要研究工作是以液相晶種介導(dǎo)生長(zhǎng)法為基礎(chǔ)，結(jié)合其它金屬納米晶的可控合成方法制備出一些具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的核-殼金屬納米催化劑，例如，基于共形外延生長(zhǎng)制備Pd@CuPd核-殼納米立方體結(jié)構(gòu)、結(jié)合氧化刻蝕手段制備Pd@CuPd核-殼超立方體結(jié)構(gòu)、基于動(dòng)力學(xué)調(diào)控制備Pd@CuAu二維四角棒結(jié)構(gòu)。本論文內(nèi)容共有四章，各章內(nèi)容如下:
　　在第一章中，我們簡(jiǎn)單介紹了具有核-殼結(jié)構(gòu)金屬納米

4、晶的合成及其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用。然后，我們重點(diǎn)回顧了液相品種介導(dǎo)生長(zhǎng)法的相關(guān)知識(shí)。
　　在第二章中，我們重點(diǎn)闡述了如何在液相晶種介導(dǎo)生長(zhǎng)法中引入氧化刻蝕技術(shù)，從而達(dá)到控制核-殼結(jié)構(gòu)Pd基納米晶表界面結(jié)構(gòu)的目的。首先，我們以Pd納米立方體作為種子和支撐材料，然后通過液相品種介導(dǎo)生長(zhǎng)法在其表面沉積一層均勻的CuPd雙金屬合金形成Pd@CuPd核-殼結(jié)構(gòu)納米立方體結(jié)構(gòu)。接著，借助氧氣的刻蝕作用，產(chǎn)物變成了具有高度開放結(jié)構(gòu)的Pd@CuPd核

5、-殼超立方體納米晶。我們對(duì)刻蝕前后兩種Pd@CuPd核-殼結(jié)構(gòu)納米晶進(jìn)行了詳細(xì)的表征，并研究了其形成機(jī)理。而電化學(xué)催化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，這種Pd@CuPd核-殼超立方體催化劑在電化學(xué)催化還原CO2反應(yīng)中表現(xiàn)不俗。
　　在第三章中，我們重點(diǎn)介紹了如何在液相晶種介導(dǎo)生長(zhǎng)法中結(jié)合動(dòng)力學(xué)調(diào)控手段制備Pd@CuAu核-殼結(jié)構(gòu)二維四角棒納米材料，而且，通過改變Pd納米立方體種子和支撐材料的添加量，我們能夠控制最終產(chǎn)物的尺寸。然后，我們以鄰苯二酚