基于煙酸功能化銅微納米材料的設(shè)計(jì)合成及催化性能研究.pdf

1、近年來(lái)，由于金屬微/納米材料在增強(qiáng)催化活性、表面增強(qiáng)拉曼、表面等離子體共振和熒光等方面表現(xiàn)出良好的性能，尤其是多金屬納米顆粒體系在科學(xué)技術(shù)特性上提高了其催化活性從而引起了很高的關(guān)注。而金屬微納米材料的催化活性與材料的組成、大小、形貌和結(jié)構(gòu)等有很大的關(guān)系，可以通過(guò)控制這些影響因素來(lái)調(diào)控合成金屬微納米材料。合成金屬微納米材料最關(guān)鍵的因素就是金屬的成本問(wèn)題。實(shí)際上，在某些反應(yīng)中為了降低成本可以用銅或者銅鹽取代貴金屬納米粒子作為催化劑。本文采用

2、一鍋法分別合成了不同形狀的以銅為基礎(chǔ)的微/納米結(jié)構(gòu)材料，作為催化劑催化還原硝基酚化合物，采用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜(EDS)、電子順磁共振(EPR)、X-射線粉末衍射(XRD)和X-射線光電子能譜(XPS)等分析方法對(duì)其形貌、成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了充分的表征。本論文利用煙酸功能化制備了5種以銅為基礎(chǔ)的微/納米結(jié)構(gòu)材料作為催化劑催化NaBH4還原硝基酚化合物，并對(duì)其穩(wěn)定性、催化活性和可循環(huán)利用性進(jìn)行了探究。具體

3、研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)一鍋法合成了不同形狀的三維中空的煙酸銅微米結(jié)構(gòu)材料。根據(jù)反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物初始濃度，控制煙酸銅微米結(jié)構(gòu)的形狀，由不規(guī)則六邊形、八邊形逐漸形成為規(guī)則的四邊形。因此，對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果表明三維中空的煙酸銅微米結(jié)構(gòu)是由超薄的煙酸銅納米片組成得到的。為了研究煙酸銅的催化活性，使其作為催化劑在NaBH4溶液中催化還原4-NP的反應(yīng)作為模型，結(jié)果表明中空的煙酸銅微米結(jié)構(gòu)材料具有較好的催化活性。這是由于煙酸

4、銅的中空結(jié)構(gòu)為催化反應(yīng)提供了更多的催化位點(diǎn)，因此催化活性得到很大的提高。
　　(2)硝酸銅、氯金酸和煙酸作為初始反應(yīng)物，Au∶Cu∶C6H5NO2的比例約為1∶4∶1，采用一鍋法制備了環(huán)狀的煙酸Au-Cu。結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙酸是一個(gè)良好的配體。環(huán)狀的煙酸Au-Cu作為催化劑在NaBH4水溶液中催化還原硝基酚(包括4-NP、2-NP、3-NP和4-NTP)都表現(xiàn)出了極高的催化活性。在實(shí)際應(yīng)用中，良好的可循環(huán)利用性和催化活性是環(huán)狀的煙酸Au-

5、Cu作為催化劑很重要的因素。通過(guò)在不同循環(huán)中Au-CuNRs的催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的速率常數(shù)k值來(lái)研究其穩(wěn)定性。這些結(jié)果表明環(huán)狀的煙酸Au-Cu對(duì)于處理環(huán)境中的廢水是一種綠色無(wú)污染高效的催化劑。
　　(3)由于微/納米材料的性能和形狀之間的相關(guān)性已經(jīng)引起了研究者們的很大關(guān)注。因此，通過(guò)一鍋法利用煙酸和抗壞血酸作為還原劑制備了海膽狀的CuAu納米球。硝酸銅、氯金酸、抗壞血酸和煙酸作為初始反應(yīng)物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗壞血酸的還原性比煙酸強(qiáng)。CuAu納

6、米球作為催化劑還原對(duì)硝基苯酚(4-NP)并通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收光譜對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。結(jié)果表明，CuAu納米球具有良好的催化活性。
　　(4)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單直接沉淀的路線成功地合成了CuPd微米棒和CuAuPd納米花。CuPd微米棒和CuAuPd納米花作為催化劑催化NaBH4還原對(duì)硝基苯酚(4-NP)的反應(yīng)過(guò)程來(lái)探究其催化活性通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收光譜對(duì)其監(jiān)控。結(jié)果表明，煙酸濃度為0.2M時(shí)，合成的CuAuPd納米花的催化活性比CuPd微米棒的高