本文選題：貴金屬納米晶 + 復(fù)合材料�。� 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：金屬復(fù)合納米材料比單一純金屬具有更高的穩(wěn)定性,且同時(shí)具有兩種或多種組成金屬的化學(xué)性質(zhì),甚至?xí)捎趨f(xié)同作用而具有優(yōu)于組成相的性質(zhì),在光電催化、非線性光學(xué)、氣體吸附等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,因而受到廣泛的關(guān)注。本論文旨在探索和設(shè)計(jì)具有特定結(jié)構(gòu)的貴金屬復(fù)合納米粒子并研究貴金屬納米粒子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,為此我們應(yīng)用和拓展了油相和水相法,制備了CuPt、 PdAg、Pd@Ag/Au雙金屬及多金屬的納米復(fù)合材料。設(shè)計(jì)合成了不同比例的CUxPt100-x合金納米立方體并表征其結(jié)構(gòu),同時(shí)探討了制備條件對(duì)合金結(jié)構(gòu)形成的影響,進(jìn)而考查了不同比例的CuxPt100-x合金納米立方體對(duì)CO2電催化活性的關(guān)系；設(shè)計(jì)合成了不同比例的Pd-Ag籠狀納米立方體并表征其結(jié)構(gòu),進(jìn)而考查了不同比例的Pd-Ag籠狀納米立方體的表面等離激元共振(SPR)性質(zhì)和苯乙烯催化加氫性質(zhì)的變化；設(shè)計(jì)合成了不同比例的Pd@Ag/Au核殼籠狀納米晶并表征其結(jié)構(gòu),進(jìn)而考查了其SPR特性和催化苯乙炔偶聯(lián)及儲(chǔ)氫性能。具體內(nèi)容如下： 1.銅鉑合金納米顆粒是電催化還原二氧化碳的理想的研究材料,盡管研制形貌均一、組成可控的銅鉑合金納米顆粒仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。我們通過分析現(xiàn)有合成方案的瓶頸重新確定實(shí)驗(yàn)步驟,并確定在銅鉑合金納米立方體的合成中,限制銅／鉑組分比例的關(guān)鍵因素,結(jié)果成功地合成了具有相對(duì)廣泛組成比例的銅鉑合金納米立方體,同時(shí)在很大程度上保持其立方形態(tài)。進(jìn)而研究了銅／鉑比例與電催化還原CO2能力之間的關(guān)系。通過一系列可控實(shí)驗(yàn),我們得出了合成過程中還原速率是提高Cu比例的一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)還原速率相對(duì)較高時(shí),阻礙Cu進(jìn)一步還原的金屬間置換反應(yīng)被大幅度地抑制。我們得到的銅鉑合金納米立方體由于Pt的存在具有大大改善的穩(wěn)定性和規(guī)則的形貌,并且通過銅／鉑比例的調(diào)節(jié)展示了可調(diào)變的電催化還原CO2選擇性。我們的工作通過在銅鉑合金中增加Pt的比例,也展示了一系列的促進(jìn)HER反應(yīng)的催化劑,其中低價(jià)Cu的存在能很好地降低材料成本。 2.金屬表面等離激元特性能夠通過光熱效應(yīng)將光轉(zhuǎn)化為熱量,用以維持反應(yīng)進(jìn)行,為太陽能向化學(xué)能的催化轉(zhuǎn)化提供了一條可用的途徑。為了使這種等離激元光熱效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的有機(jī)催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)高效率,催化劑應(yīng)該同時(shí)具有大量的反應(yīng)位點(diǎn)和足夠的將光能轉(zhuǎn)化為熱量的等離激元吸收截面。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種組成比例、結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)的Pd-Ag合金納米籠,并且成功地將其用于光能驅(qū)動(dòng)加氫反應(yīng)中。在催化反應(yīng)中,Pd提供加氫反應(yīng)活性位點(diǎn),而Ag的等離激元效應(yīng)能在納米粒子表面將光能轉(zhuǎn)化為熱量。隨著Pd含量的上升,Pd-Ag合金納米結(jié)構(gòu)變得多孔和中空,改變了反應(yīng)活性位點(diǎn)數(shù)目和等離激元效應(yīng)強(qiáng)弱。考慮到Pd的使用量,我們需要盡量減少Pd的使用量,因此含Pd量為25.84%和44.08%的Pd-Ag合金納米籠是最好的備選催化劑。與我們以前的純Pd納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比,含Pd量為44.08%的Pd-Ag合金納米籠在一半光照強(qiáng)度(50mW/cm2對(duì)比100mW/cm2)口1/5Pd使用量(0.04mg Pd/0.2mmol苯乙烯對(duì)比2mg Pd/2mmol苯乙烯)下,能實(shí)現(xiàn)一樣的催化產(chǎn)率。 3.設(shè)計(jì)了一種三金屬空腔核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒,其中心核為Pd納米立方體,外殼層為帶孔洞的Ag/Au雙金屬。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)具有良好的SPR特性,能更好地吸收可見光和近紅外光。Pd@Ag/Au空腔核殼納米顆粒具有明顯的提高苯乙炔偶聯(lián)產(chǎn)率的作用,使偶聯(lián)產(chǎn)物與普通加甲基產(chǎn)物之間的比例由其他催化劑的1：8左右提高到1：2左右,而且也相對(duì)其他催化劑提高了產(chǎn)物的總量。雖然Pd@Ag/Au空腔核殼納米顆粒催化產(chǎn)生的偶聯(lián)產(chǎn)物的產(chǎn)量也不高,但相對(duì)于其他催化劑,還是有3倍以上的增加。Pd@Ag/Au空腔核殼納米顆粒還具有很好的吸氫、儲(chǔ)氫和放氫性能,并證實(shí)此納米顆粒具有很好的儲(chǔ)氫循環(huán)使用性。這項(xiàng)工作為等離激元催化材料的設(shè)計(jì)提供了新的思路,還為驅(qū)動(dòng)有機(jī)偶聯(lián)反應(yīng)的催化劑的設(shè)計(jì)提供了新的研究方向。同時(shí)提供了一種具有良好儲(chǔ)氫性能的納米催化劑,并且其具有良好的循環(huán)使用性。 4.二氧化碳?xì)怏w的濃度影響著我們?nèi)粘Ｉ罴肮まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方方面面。隨著人們科學(xué)文化和生活水平的提高,一種能實(shí)時(shí)監(jiān)測且應(yīng)用范圍較廣的二氧化碳?xì)怏w濃度的傳感器成為現(xiàn)代科技所必須攻克的課題。采用固相合成的方法合成了兩種Sn02系復(fù)合氧化物半導(dǎo)體材料SnO2-La2O3和SnO2-CuO,并分別對(duì)其進(jìn)行不同的摻雜,而后制成CO2傳感器,分別對(duì)摻雜過的和未摻雜的材料進(jìn)行性能測試。又嘗試采用新的合成方法,即Pechini法合成了CuO-BaTiO3型復(fù)合氧化物半導(dǎo)體薄膜,并對(duì)其進(jìn)行摻雜,而后將此薄膜制成傳感器,測試其對(duì)CO2氣體的敏感特性。最后,我們分析比較了上述兩種復(fù)合氧化物半導(dǎo)體材料的合成工藝和敏感特性。根據(jù)測試結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)Sn02系和CuO-BaTiO3型復(fù)合氧化物半導(dǎo)體材料都具有良好的穩(wěn)定性,且對(duì)CO2氣體都具有良好的氣敏效應(yīng)。在合成工藝方面,Pechini法可以直接形成凝膠,涂覆在陶瓷管上成膜,相對(duì)于固相合成法,省去了利用膠黏劑的過程,避免了一些雜質(zhì)的污染。但CuO-BaTiO3型半導(dǎo)體材料的靈敏度和穩(wěn)定性比Sn02系半導(dǎo)體材料的靈敏度略差,日后我們可以通過提高CuO-BaTiO3薄膜的致密度和孔隙率來提高其靈敏度,擴(kuò)大檢測范圍。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,分析并討論該系列材料對(duì)CO2氣體的敏感機(jī)制。基于這種敏感材料的CO2氣體傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、制備簡便、使用方便和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),可用于空氣環(huán)境監(jiān)控和農(nóng)用大棚等場合。
[Abstract]:In this paper , the relationship between the structure and properties of Cu / Pt , PdAg , Pd @ Ag / Au bimetallic and multimetals has been studied .
Pd - Ag cage - shaped nanocubes with different proportions were synthesized and their structures were characterized . The properties of plasmon resonance ( SPR ) and the catalytic hydrogenation property of styrene were investigated .
Different proportions of Pd @ Ag / Au core - shell cage - like nanocrystals were synthesized and their structures were characterized . The SPR characteristics and catalytic phenylacetylene coupling and hydrogen storage properties were investigated . The specific contents were as follows :

1 . Cu - Pt alloy nanoparticles are the ideal research materials for electrocatalysis reduction of carbon dioxide . In spite of the development of homogeneous , controllable Cu / Pt alloy nanoparticles are still a challenge . Through a series of controllable experiments , we conclude that the reduction rate is a key factor to improve the ratio of Cu / Pt .

In order to achieve high efficiency , Pd - Ag alloy nanoparticles with Pd content of 25.84 % and 44.08 % can be converted into heat . As the Pd content increases , Pd - Ag alloy nanoparticles with Pd content of 25.84 % and 44.08 % can be converted into heat . As the Pd content increases , Pd - Ag alloy nanoparticles with Pd content of 25.84 % and 44.08 % can be converted into heat .

The Pd @ Ag / Au hollow core - shell nanoparticles have a good hydrogen absorption , hydrogen storage and hydrogen storage performance , and the Pd @ Ag / Au hollow core shell nanoparticles have good hydrogen absorption , hydrogen storage and hydrogen storage performance , and the Pd @ Ag / Au hollow core shell nanoparticles have good hydrogen absorption , hydrogen storage and hydrogen storage performance .

4 . The concentration of carbon dioxide gas affects the daily life and the production of industrial and agricultural products . With the improvement of people ' s scientific culture and living standard , a kind of sensor which can monitor the concentration of CO _ 2 gas in real time and has a wide application scope has been studied .
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;TB33

【參考文獻(xiàn)】

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1 岳釗;牛文成;謝林宏;權(quán)伍明;羅，

本文編號(hào)：2071281