【摘要】：貴金屬納米材料因其獨特的物理化學性能和在催化領域的優(yōu)異表現,目前已成為現代化學研究的熱點之一。貴金屬納米材料的催化活性與其組成、尺寸和形貌等密切相關,我們可以通過調控這些因素來提高其催化活性。一般來說比表面積越大,納米材料的催化活性就越高。然而,較高的比表面積常會使貴金屬納米材料在催化過程中發(fā)生團聚而導致其催化活性的降低,同時,考慮到貴金屬價格昂貴的特殊性,因此開發(fā)出具有高穩(wěn)定性的貴金屬納米催化劑是十分必要的。盡管人們已經采取不同的方法合成了一系列的貴金屬納米催化劑,但這些方法通常具有反應條件苛刻、復雜、不易大規(guī)模生產等缺陷,難以推廣到實際應用中。因此,本論文致力于發(fā)展一種簡單、快速、實用的方法來制備具有高活性和高穩(wěn)定性的貴金屬納米催化劑,并采用Suzuki偶聯(lián)反應、硅烷的氧化和對硝基苯酚的還原等幾個催化反應對所制備的催化劑的性能進行評價。(1)制備γ-Al2O3負載的高分散的Pd納米催化劑,并研究了它對Suzuki偶聯(lián)反應、硅烷氧化反應的催化性能。我們采用室溫下CO還原已浸漬于γ-Al2O3上的PdCl2來制備Pd納米催化劑(Pd298K/γ-Al2O3)。由于我們的反應溫度為室溫,條件較為溫和,因此與傳統(tǒng)高溫氫氣還原(773 K下空氣煅燒和623 K下Ar/H2還原)所制備γ-Al2O3負載的Pd納米催化劑(Pd773K/γ-Al2O3)相比,我們所制備的Pd298K/γ-Al2O3中Pd納米催化劑具有尺寸較小,分散性好和粒徑分布范圍窄的優(yōu)勢。通過進一步的研究表明其對Suzuki偶聯(lián)反應和硅烷的氧化反應的催化活性都比Pd773K/γ-Al2O3高。更重要的是,Pd298K/γ-Al2O3同時也具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性,5次循環(huán)后催化活性沒有明顯損失。(2)發(fā)展了一種簡單、快速的方法來合成鉑銀多孔納米球殼(PNSSs),并對其催化水相中硅烷氧化反應的催化性能進行了研究。首先,我們采用一步溶劑熱法合成了Ag@Pt核-殼納米球(CSNSs),在這里氨水和聚乙烯吡咯烷酮的加入對抑制AgCl沉淀的產生起到了至關重要的作用。隨后用硝酸對Ag@Pt CSNSs進行選擇性的腐蝕銀核即得到我們所期望的PtAg PNSSs。經研究發(fā)現我們所制得的PtAg PNSSs是厚度約為3nm左右的多孔且表面粗糙的納米球殼,這種特殊的結構使得PtAg PNSSs相對于商業(yè)Pt/C來說,在水中無論是對脂肪族硅烷還是芳香族硅烷的氧化都表現出了更優(yōu)異的催化活性,并且這種中空無負載的結構也使其具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性,5次循環(huán)后催化活性沒有明顯損失。(3)制備Au-SiO2蛋黃-蛋殼(YSNSs)納米結構,并以催化對硝基苯酚還原為模型對其催化性能進行了研究。與傳統(tǒng)的三步法合成Au@M@SiO2納米結構相比,我們采用一步溶劑熱法合成了Au@Ag核-殼(CSNSs)納米結構,再通過包覆二氧化硅就可得到Au@Ag@SiO2核-殼-殼納米結構,然后我們對其進行硝酸腐蝕選擇性去除銀核即可得到我們所期待的Au-SiO2我們所制備的Au-SiO2 YSNSs對對硝基苯酚的還原表現出了良好的催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性,5次循環(huán)后催化活性沒有明顯損失。
[Abstract]:Noble metal nanomaterials have become one of the hotspots of modern research because of their unique physical and chemical properties and excellent catalytic performance in the field of catalysis. The catalytic activity of noble metal nanomaterials is closely related to their composition, size and morphology. We can improve their catalytic activity by adjusting these factors. Generally speaking, specific surface area However, high specific surface area often leads to the agglomeration of noble metal nanomaterials in the catalytic process, which leads to the reduction of their catalytic activity. At the same time, considering the expensive particularity of noble metals, it is necessary to develop noble metal nanocatalysts with high stability. Although a series of noble metal nanocatalysts have been synthesized by different methods, these methods usually have some disadvantages, such as harsh reaction conditions, complex reaction conditions, difficult mass production and so on, which make it difficult to be applied to practical applications. Qualitative precious metal nano-catalysts were used to evaluate the performance of the prepared catalysts by Suzuki coupling reaction, silane oxidation and p-nitrophenol reduction. (1) The highly dispersed Pd nano-catalysts supported on gamma-Al2O3 were prepared and their catalytic properties for Suzuki coupling reaction and silane oxidation were studied. Pd nanocatalysts (Pd298K/gamma-Al2O3) were prepared by CO reduction of PdCl2 impregnated on gamma-Al2O3 at room temperature. Since the reaction temperature was room temperature and the conditions were mild, the Pd nanocatalysts supported on gamma-Al2O3 (Pd773K/gamma-Al2O3) were prepared by conventional high temperature hydrogen reduction (air calcination at 773 K and Ar/H2 reduction at 623 K). Compared with Pd298K/gamma-Al2O3, Pd nanocatalyst prepared by us has the advantages of small size, good dispersion and narrow particle size distribution. Further studies show that its catalytic activity for Suzuki coupling reaction and silane oxidation is higher than that of Pd773K/gamma-Al2O3. More importantly, Pd298K/gamma-Al2O3 also has better catalytic activity. (2) A simple and rapid method was developed to synthesize platinum-silver porous nanosphere shells (PNSSs) and its catalytic performance for silane oxidation in aqueous phase was studied. Firstly, Ag @Pt core-shell nanospheres (CSNSs) were synthesized by one-step solvothermal method. The addition of ammonia and polyvinylpyrrolidone played an important role in inhibiting the formation of AgCl precipitation. Then the Ag @Pt CSNSs were selectively corroded with nitric acid to form the desired PtAg PNSS. The PtAg PNSS was found to be porous and rough nanospheres with a thickness of about 3 nm. Shell, this special structure makes PtAg PNSS exhibit superior catalytic activity for both aliphatic silane and aromatic silane oxidation in water compared with commercial Pt / C, and this hollow unsupported structure also makes PtAg PNSS have high cyclic stability. After five cycles, the catalytic activity is not significantly lost. Au-SiO2 yolk-eggshell (YSNSs) nanostructures were prepared and their catalytic properties were studied by catalytic reduction of p-nitrophenol. Compared with the traditional three-step synthesis of Au@M@SiO2 nanostructures, Au@Ag core-shell (CSNSs) nanostructures were synthesized by one-step solvothermal method, and then Au@Ag@SiO2 core-shell (CSNSs) nanostructures were prepared by coating silica. The shell-shell nanostructures were then corroded by nitric acid to selectively remove the silver nucleus, and the desired reduction of p-nitrophenol by the Au-SiO2 YSNSs prepared by US showed good catalytic activity and cyclic stability. There was no significant loss of catalytic activity after five cycles.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TB383.1

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本文編號：2225409