【摘要】：制備介孔二氧化鈰納米材料的方法中一般存在高溫煅燒這個環(huán)節(jié),在溫和的條件下制備催化性能較好的介孔二氧化鈰復(fù)合納米材料仍然存在挑戰(zhàn)。硝基酚是工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水中最常見的有機(jī)污染物之一。硝基苯類化合物是一種有毒性的化學(xué)物質(zhì),因為4-NP污水對人類的致癌,致突變以及細(xì)胞和胚胎毒性效應(yīng)具有顯著的環(huán)境和公共健康風(fēng)險。將硝基苯類化合物催化還原成氨基苯類化合物是硝基苯類化合物造成水污染題的方法之一。本論文研究了一種以嵌段共聚物為模板在溫和條件下制備介孔Cu_2O-CeO_2和Au-Cu_2O-CeO_2復(fù)合納米材料的方法。對制備的介孔CeO_2復(fù)合納米材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征,并成功地將其應(yīng)用于催化還原對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、間硝基苯酚等硝基苯類化合物。通過將TiO_2包覆Cu_2O-CeO_2納米粒子成功制備了介孔CuO_x-CeO_2TiO_2納米粒子。(1)在溫和的實(shí)驗條件下成功制備了介孔Cu_2O-CeO_2納米粒子。以嵌段共聚物聚(2-乙烯基吡啶)-聚氧化乙烯(P2VP-b-PEO)在水溶液中自組裝形成的球形膠束為模板,加入Ce(NO_3)_3/Cu(NO_3)_2作為無機(jī)前驅(qū)體使Cu~(2+)和Ce~(3+)通過相互作用,絡(luò)合在P2VP-b-PEO球形膠束上。以肼的水溶液為還原劑并制造一個堿性環(huán)境將Ce~(3+)轉(zhuǎn)變成Ce(OH)_3,將Cu~(2+)還原為Cu~+并形成Cu_2O,形成的Ce(OH)_3和Cu_2O納米粒子在球形膠束上聚集、組裝,形成介孔納米粒子復(fù)合球,在空氣中Ce(OH)_3轉(zhuǎn)變成Ce(OH)_4。這種介孔CeO_2-Cu_2O納米材料在催化還原對硝基苯酚上表現(xiàn)出了良好的催化活性和催化穩(wěn)定性,(Ce~(3+)/Cu~(2+)摩爾比為5/1的介孔Cu_2O-CeO_2納米球的活性因子K=3006.6 s~(-1)g~(-1),遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)報道值;10次循環(huán)催化后,介孔Cu_2O-CeO_2納米球催化劑仍然具有很高的活性。)這種催化劑有望應(yīng)用于還原其它硝基酚類污染物以及CO的氧化等方面。(2)在溫和的實(shí)驗條件下成功制備了介孔Au-Cu_2O-CeO_2納米粒子。以P2VP-b-PEO在水中形成的球形膠束為模板加入氯金酸水溶液,硝酸鈰/硝酸銅水溶液,將[AuCl_4]~-、Cu~(2+)和Ce~(3+)絡(luò)合在P2VP-b-PEO球形膠束上。用肼水溶液將[AuCl_4]~-以及Cu~(2+)和Ce~(3+)轉(zhuǎn)換成Au,Cu(OH),Ce(OH)_3并組裝成復(fù)合納米粒子。采用乙醇將樣品中的嵌段共聚物除去。130℃得到介孔Au-Cu_2O-CeO_2納米粒子。介孔Au-Cu_2O-CeO_2納米粒子在催化還原對硝基苯酚中,催化活性較高。(3)在介孔Cu_2O-CeO_2球形納米粒子的基礎(chǔ)上通過TiO_2包覆,進(jìn)一步制備了介孔CuO_x-CeO_2-TiO_2納米粒子。以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑,將介孔Cu_2O-CeO_2納米粒子進(jìn)行處理,以異丙醇鈦(即為TTIP)為無機(jī)前驅(qū)體,將TiO_2包覆在介孔Cu_2O-CeO_2納米粒子表面。通過調(diào)節(jié)TTIP的加入量,制備出不同TiO_2成分含量的介孔中空CuO_x-CeO_2-TiO_2納米粒子。
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TB383.1
【圖文】：

-PEO、PS-b-PEO 等）、表面活性劑（例如，CTAB、SDS 等為模板的介孔二氧化鈰制備過程可以概括為以下幾點(diǎn)：1）選擇段共聚物作為模板；2）將嵌段共聚物溶于溶劑中，形成膠束（球形、棒狀、囊泡等）；3）加入氧化鈰的前驅(qū)體溶液，利用金一嵌段的擇優(yōu)相互作用，將金屬離子固定在嵌段共聚物上；4）性溶液的方式，將金屬離子以某種固體形式（例如：凝膠混合下來；5）將固定下來的固體通過加熱或煅燒形成金屬氧化物； 板 的 方 式 有 煅 燒 、 洗 滌 等 。 例 如 ， Brezesinski 等[21]2(CH)CH2CH3)79(OCH2-CH2)89OH）為模板即制備了具有雙峰孔孔 CeO2薄膜。制備過程如圖 1.1 所示，嵌段共聚物 KLE 先與，攪拌形成溶膠，再旋涂到硅片或玻璃片上，在 80-100℃下固示的凝固中間體，然后在 400℃下煅燒，除去模板形成了如圖 結(jié)構(gòu)。

在 150℃下老化、揮發(fā)溶劑形成凝膠如圖1.2（b）所示；隨著 Ce(NO3)3和 CH2NH2COOH 之間發(fā)生反應(yīng)放熱，溫度迅速升高，凝膠迅速燃燒形成粉末如圖 1.2（c），將冷卻后的粉末（CeO2-SiO2復(fù)合納米粒子）如圖1.2（d）所示，加入到 80℃的 NaOH 溶液中，將 SiO2納米球除去，就形成如如圖 1.2（e）所示的介孔 CeO2納米材料。圖 1.2 膠體溶液燃燒合成空隙適中的晶體介孔 CeO2示意圖：（a）膠體溶液，（b）凝膠，（c）凝膠的燃燒

圖 1.3 水熱法后燒結(jié)處理制備 yolk-shell 結(jié)構(gòu)的 CeO2納米球雖然不同形貌的介孔 CeO2納米材料已經(jīng)被制備出來，但是純介孔 CeO2納米范圍十分有限。純介孔CeO2納米材料的催化能力十分有限，所以研究開發(fā)介孔材料是必然的趨勢。介孔 CeO2復(fù)合納米材料的制備方法研究者們對介孔 CeO2深入研究后發(fā)現(xiàn)，將介孔 CeO2與其它物質(zhì)相結(jié)合可以孔 CeO2）+1（其它物質(zhì)）>2 的效果。因此，越來越多的研究者將介孔 CeO質(zhì)相結(jié)合，制備性能更優(yōu)越的非均相催化劑。例如，Paskalis 等[7]人采用綠色制備了介孔 Pt-CeO2，即將 Pt 納米粒子負(fù)載在介孔 CeO2，用于催化甲醇電對比發(fā)現(xiàn)，介孔 Pt-CeO2納米材料在催化甲醇氧化時氧化電流要比市場上銷mm CeO2高 1.4 倍和比 Pt-C 高 4 倍，說明介孔 Pt-CeO2納米材料在催化甲醇

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6 趙一t

本文編號：2753153