核-殼型納米結(jié)構(gòu)的制備與催化性能研究.pdf

1、核-殼型納米結(jié)構(gòu)是指一類具有內(nèi)核@外殼構(gòu)型的納米材料，廣義上指的是一種納米材料通過化學(xué)鍵或其他相互作用將另一種納米材料包覆起來形成的有序組裝結(jié)構(gòu)，既包括經(jīng)典的核-殼（core-shell）結(jié)構(gòu)，也包括引入空隙部分的蛋黃-蛋殼（yolk-shell）結(jié)構(gòu)。通過對(duì)核-殼納米結(jié)構(gòu)內(nèi)核與外殼的功能化，可以產(chǎn)生單一材料無法獲得的許多新性能，在催化、生物醫(yī)學(xué)、電子、制藥和光學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，如何設(shè)計(jì)和制備出內(nèi)核和外殼結(jié)構(gòu)和功能可調(diào)控

2、的核-殼型納米材料，對(duì)于核-殼型納米結(jié)構(gòu)的性能改善具有很重要的意義。本論文成功地制備出具有core-shell結(jié)構(gòu)的Ag@TiO2@Pt納米復(fù)合材料和具有yolk-shell結(jié)構(gòu)的MgO@NiTiO3納米復(fù)合材料，并通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X-射線粉末衍射儀（XRD）等多種測(cè)試方法對(duì)該納米材料進(jìn)行了表征，研究了影響其結(jié)構(gòu)與性能的主要因素，測(cè)試了納米復(fù)合材料的催化性能。主要研究?jī)?nèi)容與成果如下：
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3、.采用水熱與光化學(xué)還原相結(jié)合的方法，制備了一種具有core-shell結(jié)構(gòu)的Ag@TiO2@Pt納米復(fù)合材料，產(chǎn)物的制備主要包括兩個(gè)階段，首先通過水熱法制備出具有core-shell結(jié)構(gòu)的Ag@TiO2納米復(fù)合材料，TiO2納米片外殼垂直“生長(zhǎng)”在Ag納米線內(nèi)核的表面，使Ag@TiO2納米復(fù)合材料具有較大的比表面積，為下一步Pt納米粒子的原位負(fù)載提供了基礎(chǔ)，通過調(diào)控Ag:Ti摩爾比和水熱反應(yīng)溫度實(shí)現(xiàn)了Ag@TiO2納米復(fù)合材料的可控制備

4、。其次，采用光化學(xué)還原法，以core-shell Ag@TiO2納米復(fù)合材料為前驅(qū)體，H2PtCl6為鉑源，制備出Pt納米粒子均勻分布在TiO2納米片表面的Ag@TiO2@Pt納米復(fù)合材料，通過改變鉑源的濃度實(shí)現(xiàn)了Pt納米粒子的尺寸以及分布的可控制備。對(duì)負(fù)載不同Pt納米粒子粒徑的Ag@TiO2@Pt納米復(fù)合材料進(jìn)行了催化對(duì)硝基苯酚（4-NP）氫化還原的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)Pt納米粒子的粒徑為2.7 nm時(shí)，催化活性最高，反應(yīng)進(jìn)行12 mi

5、n即可催化還原94％的4-NP，反應(yīng)常數(shù)為0.348 min-1，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行了催化4-NP氫化還原的循環(huán)實(shí)驗(yàn)，證明了該材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　2.采用溶劑反應(yīng)與高溫?zé)Y(jié)相結(jié)合的方法，制備出具有yolk-shell結(jié)構(gòu)的MgO@NiTiO3納米復(fù)合材料，產(chǎn)物的制備過程包括四個(gè)階段，首先制備出模板MgCO3納米棒，其次在MgCO3納米棒表面包覆一層NiCO3，生成MgCO3@NiCO3的復(fù)合結(jié)構(gòu)，然后在MgCO3@NiCO3

6、的復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面沉積一層無定形TiO2，生成了MgCO3@NiCO3@TiO2納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，最后通過600 oC高溫?zé)Y(jié)實(shí)現(xiàn)MgO@NiTiO3納米復(fù)合材料的制備。探討了反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時(shí)間、燒結(jié)溫度對(duì)復(fù)合納米材料的形貌和組成的影響，并且分析了影響其催化活性的因素。結(jié)果表明，改變鈦源的加入量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外殼成分的調(diào)控，改變反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)內(nèi)核的可控制備。通過在可見光條件下對(duì)有機(jī)染料亞甲基藍(lán)的催化降解實(shí)驗(yàn)，證明了yolk-shell MgO@N