【摘要】：隨著納米科技的發(fā)展,貴金屬納米粒子已普遍應(yīng)用于化學(xué)、材料、能源、環(huán)境和醫(yī)藥等領(lǐng)域。尤其是在有機(jī)化學(xué)催化和電化學(xué)催化方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而,納米尺度的貴金屬催化劑因?yàn)榱叫?表面原子比例高,表面能大,配位不飽和度高,在合成反應(yīng)過(guò)程中和催化劑的循環(huán)使用時(shí)易出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象,會(huì)使得催化劑的活性面積和催化的選擇性急劇下降。將納米催化劑顆粒負(fù)載于載體上有助于解決這一問(wèn)題。本研究以納米空心碳球、納米C0304空心球、納米雙層碳空心球和多巴胺包裹的棉纖維這四種不同材料的為載體,負(fù)載鈀納米粒子制備了相應(yīng)的鈀基復(fù)合材料,并探索了制備的復(fù)合材料在有機(jī)催化或電催化方面的應(yīng)用,重點(diǎn)研究了復(fù)合材料的催化活性、穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性。由于載體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是對(duì)催化劑的性能有非常重要的影響,因此,開(kāi)發(fā)新型的催化劑載體也是提高貴金屬催化劑的催化活性、穩(wěn)定性和可回收性的有效途徑之一。然而,對(duì)于催化劑載體的研究還需要進(jìn)一步加強(qiáng),開(kāi)發(fā)具有低負(fù)載量、高催化性能的負(fù)載型納米貴金屬催化劑仍是一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。 本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下四個(gè)方面： (1)制備了一種在空心碳球表面負(fù)載鈀納米粒子的新型復(fù)合材料(Pd/C),并探討了其在有機(jī)催化中的應(yīng)用。Pd/C復(fù)合材料具有空心球形結(jié)構(gòu),比表面積大,金屬負(fù)載量低(2.08wt.%)等優(yōu)點(diǎn)。而且負(fù)載于空心碳球表面的鈀粒子粒徑小(1-3.5nm),分散均勻。在對(duì)硝基苯酚還原為對(duì)氨基苯酚的催化反應(yīng)中,空心球形Pd/C復(fù)合材料表現(xiàn)出很高的催化活性,轉(zhuǎn)換頻率(TOF)達(dá)4.61min-1,并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。 (2)制備了一種在微孔四氧化三鈷空心球內(nèi)負(fù)載鈀納米粒子的新型復(fù)合材料(Pd/Co3O4),并探討了該復(fù)合材料修飾的電極的電化學(xué)生物傳感性能。Pd/Co3O4復(fù)合材料具有微孔空心球形結(jié)構(gòu),鈀納米粒子分散均勻,鈀含量低(1.14wt.%)等優(yōu)點(diǎn)�；赑d/Co3O4復(fù)合材料的無(wú)酶?jìng)鞲衅鲗?duì)過(guò)氧化氫(H202)顯示出優(yōu)異的電催化性能,具有靈敏度高、線性范圍寬、檢測(cè)限小等特點(diǎn)。因此,我們將此類傳感器用于活細(xì)胞釋放H202的實(shí)時(shí)檢測(cè)。例如,在對(duì)人類宮頸癌Hela細(xì)胞,RSC96施旺細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞三種活細(xì)胞釋放H202的實(shí)時(shí)檢測(cè)時(shí),基于該復(fù)合材料的無(wú)酶生物傳感器表現(xiàn)出了優(yōu)異的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和生物相容性。 (3)制備了一種以還原氧化石墨烯@無(wú)定形碳(RGO@AC)雙層空心球?yàn)檩d體負(fù)載鈀納米顆粒的新型復(fù)合材料(Pd/RGO@AC),并探討了其作為納米反應(yīng)器在有機(jī)催化中的應(yīng)用。Pd/RGO@AC復(fù)合材料具有空心球形結(jié)構(gòu),比表面積大和鈀含量低(1.91wt.%)等特點(diǎn)。該復(fù)合材料中的大部分鈀納米粒子粒徑小(1.5-4nm),表面缺陷多,且負(fù)載于球殼中產(chǎn)生限域效應(yīng)。此外,Pd/RGO@AC納米反應(yīng)器的內(nèi)層RGO殼和外層AC殼之間存在協(xié)同作用,在硝基苯酚的催化還原反應(yīng)中,其催化活性明顯高于Pd/AC復(fù)合材料和Pd/RGO復(fù)合材料,TOF值高達(dá)20.05min-1。Pd/RGO@AC納米反應(yīng)器在鈴木偶聯(lián)反應(yīng)中也表現(xiàn)出很高的催化活性,其TOF值高達(dá)17.23min-1。 (4)利用仿生學(xué)的方法制備了一種可用于構(gòu)建固定床系統(tǒng)的新型催化纖維。受到蚌殼分泌具有粘附性和還原性蛋白聚多巴胺(PDA)現(xiàn)象的啟發(fā),我們采用PDA包裹棉纖維(CMF)得到CMF@PDA復(fù)合物,再利用其還原性原位還原鈀前驅(qū)體,得到一種新型負(fù)載鈀納米粒子的催化纖維Pd/CMF@PDA。該催化纖維柔軟,易于填充。且其表面負(fù)載的鈀顆粒粒徑小(-14nm),含量低(0.409wt.%)。將該P(yáng)d/CMF@PDA催化纖維裝載于柱管中,可制備一種高性能固定床催化劑系統(tǒng),適用于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)。在硼氫化鈉還原對(duì)硝基苯酚的催化反應(yīng)中,基于該催化纖維的固定床催化系統(tǒng)表現(xiàn)出比常規(guī)的間歇式反應(yīng)系統(tǒng)更加優(yōu)異的催化活性(TOF值為1.587min-1),其流速高達(dá)60mL/min。Pd/CMF@PDA催化纖維并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,且在使用后易于回收。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ426

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬英哲;余良;孫春領(lǐng);;季胺型三相催化劑[J];河南化工;1989年02期

2 李永存;;銅鐵鋁催化劑的制備方法[J];石油煉制與化工;1993年07期

3 杜星球;錢東;;耐溫強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑的合成及應(yīng)用[J];適用技術(shù)市場(chǎng);2000年08期

4 王麗;李云慶;楊柳娜;郭成;王家喜;;磁性納米負(fù)載釕催化劑的制備及其催化性能[J];精細(xì)石油化工;2009年01期

5 魯亞?wèn)|;王艷華;金子林;;以聚乙二醇為載體的催化劑及為反應(yīng)介質(zhì)的催化反應(yīng)體系[J];有機(jī)化學(xué);2006年02期

6 禹大龍;張玉芳;李秀艷;;磁性碳基固體磺酸催化劑的制備及其催化性能研究[J];化學(xué)與生物工程;2013年10期

7 ;從失效催化劑分離和回收金屬[J];稀有金屬;1997年02期

8 冉然;;在液相中實(shí)現(xiàn)連續(xù)多相催化反應(yīng)的方法[J];遼寧化工;1978年04期

9 ;催化劑及助劑[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2001年11期

10 湯長(zhǎng)青,杜新玲,王偉;合成乳酸正丁酯的主要催化劑述評(píng)[J];化學(xué)研究;2003年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 楊家寬;朱新鋒;肖波;王秀萍;;大顆粒納米晶TiO_2催化劑的制備及光催化性能研究[A];2004年全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者 錢大新;武石化催化劑回收有突破[N];中國(guó)石化報(bào);2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 黃鎮(zhèn);新型酸功能化催化劑的研制及其在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 張杏梅;非對(duì)稱席呋堿—鋅催化劑對(duì)環(huán)氧化物與二硫化碳共聚制備聚硫代碳酸酯的研究[D];西北大學(xué);2015年

3 袁靜;生物質(zhì)平臺(tái)化合物高效還原轉(zhuǎn)化的銅基催化新體系研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 劉敏;手性salen催化劑的膜固載與不對(duì)稱催化性能研究[D];北京理工大學(xué);2015年

5 張立;纖維結(jié)構(gòu)化納米Au-Pd催化劑的原電池反應(yīng)制備及其催化氣相草酸二甲酯加氫制乙二醇催化性能[D];華東師范大學(xué);2015年

6 隆繼蘭;金屬有機(jī)骨架基催化劑的制備及其液相加氫和氧化性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

7 奚江波;高性能負(fù)載型鈀基納米催化劑的制備及其應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2015年

8 張富民;雜多化合物催化劑的制備及其催化性能[D];南京工業(yè)大學(xué);2006年

9 劉桂艷;功能化釕卡賓烯烴復(fù)分解催化劑的合成及性能研究[D];天津大學(xué);2009年

10 胡江磊;基于希夫堿配合物的雜化催化劑的設(shè)計(jì)及其氧化催化性能研究[D];東北師范大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫慧敏;錸催化鄰二醇脫氧脫水制備烯烴的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

2 王志強(qiáng);高效清潔�；呋瘎┑难芯縖D];北京化工大學(xué);2015年

3 譚曉荷;液相苯加氫新型Ru-B/MOF催化劑的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 鄒敏;碳水化合物在雙液相體系中降解轉(zhuǎn)化為5-HMF的研究[D];浙江師范大學(xué);2015年

5 楊國(guó)強(qiáng);咪唑型離子液體衍生催化劑的制備及其應(yīng)用[D];南京大學(xué);2014年

6 吳曉涵;Fe_3O_4/C復(fù)合物制備及其負(fù)載Pt催化劑催化性能研究[D];青島科技大學(xué);2015年

7 李曄;溫控自分離納米金催化劑在醇類的選擇性氧化中的應(yīng)用[D];湖南師范大學(xué);2015年

8 劉玄;單糖轉(zhuǎn)化制備5-羥甲基糠醛用催化劑的研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2015年

9 趙璞君;乙炔氫氯化反應(yīng)銅系催化劑的反應(yīng)機(jī)理[D];天津大學(xué);2014年

10 張緒立;乙炔氫氯化無(wú)汞催化劑的研究[D];天津大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：2322065