貴金屬納米團(tuán)簇(MNCs)由于獨(dú)特的原子和電子結(jié)構(gòu),具備優(yōu)異的光、電和催化性能,在光學(xué)、電子學(xué)、磁學(xué)和生物催化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,一直是材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。尤其是納米團(tuán)簇,由于其較小尺寸誘導(dǎo)特征量子限制效應(yīng)導(dǎo)致其出現(xiàn)分立的電子能級(jí)和類分子性質(zhì),從而產(chǎn)生一些不同于小分子(例如,有機(jī)金屬化合物)和納米顆粒(大于2 nm)的獨(dú)特性質(zhì)。其中,具有優(yōu)良催化性能的金(Au)納米團(tuán)簇和鈀(Pd)納米團(tuán)簇備受研究者的青睞。本文在前人研究的基礎(chǔ)上展開工作,借助氨基功能化的離子液體(IL-NH_2)的獨(dú)特性能,制備出綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的貴金屬納米團(tuán)簇。本論文結(jié)合紫外可見吸收光譜(UV-vis)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、X射線衍射光譜儀(XRD)、電化學(xué)工作站等儀器進(jìn)行深入研究。本論文主要包含以下研究?jī)?nèi)容:1.采用單分子層保護(hù)法,以氨基功能化離子液體為配體,硼氫化鈉為還原劑,在水和甲醇的混合溶液中,探究制備AuNCs@IL納米顆粒的影響因素(反應(yīng)配比、催化劑用量、反應(yīng)溶液體系比、溫度和pH),從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)控,成功制備出AuNCs@IL納米顆粒。同時(shí),借助TEM和UV-vis分析儀器,對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和分析。結(jié)果表明:該法制備的金納米團(tuán)簇@離子液體(AuNCs@IL)納米顆粒粒徑較為均一,平均粒徑約為1-2 nm左右,同時(shí)為了驗(yàn)證方法的可行性,進(jìn)一步用巰基離子液體來(lái)替代氨基功能化離子液體,與多種貴金屬(Au、Ag、Pt)反應(yīng),通過(guò)表征證實(shí)制備了1-2 nm的貴金屬納米團(tuán)簇,驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)方法的普適性。2.基于上述研究,合成了PdNCs@IL納米顆粒,對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的表征,如TEM、UV-Vis、XPS、XRD,并且嘗試提出了形成機(jī)制。然后,與商業(yè)Pd/C催化劑催化甲醛的電化學(xué)性能測(cè)試進(jìn)行比較,驗(yàn)證PdNCs@IL納米顆粒對(duì)甲醛氧化反應(yīng)催化性能的提升。同時(shí)通過(guò)計(jì)算活性面積、CO溶出曲線實(shí)驗(yàn)、面積活性、質(zhì)量活性和XPS分析的電子效應(yīng),考察PdNCs@IL納米團(tuán)簇優(yōu)異性能的原因。結(jié)果表明,PdNCs@IL納米顆粒催化甲醛的性能是商業(yè)Pd/C的7倍,同時(shí)7200s后,PdNCs@IL納米顆粒仍有更高的催化活性,說(shuō)明其穩(wěn)定性良好,這可能與Pd和IL之間存在相互作用力、IL特有的性能優(yōu)勢(shì)和團(tuán)簇級(jí)的Pd顆粒相關(guān),從而提高催化甲醛活性。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1;O621.251
【部分圖文】：

第 1 章 文獻(xiàn)綜述3.生物相容性材料的性質(zhì)決定了生物相容性的好壞，其主要取決于合成貴金屬納米團(tuán)簇保護(hù)劑，如圖 1.1 所示，常見的物質(zhì)一般為硫醇類、胺類、羧基類化合物大分子和聚合物、蛋白質(zhì)等[12]，它們均可用于連接和促進(jìn)納米團(tuán)簇的生成提供了生物相容性的表面，例如，采用模板法，以蛋白質(zhì)為模板合成金納，由于表面保護(hù)層的存在，使其具有良好的生物相容性，從而能夠應(yīng)用在分子標(biāo)記、細(xì)胞或體外細(xì)胞的標(biāo)記與成像、活體成像以及藥物的傳遞上。

圖 1.2 熒光金納米晶合成策略及其配體對(duì)熒光的影響示意圖Fig 1.2 Schematic illustration of synthetic strategies for fluorescent Au NCs and effect oligands on their fluorescence由于核尺寸太小，調(diào)控有限金屬原子形成的金屬核的形貌，其研究意義不，因此，主要通過(guò)改變配比類型和調(diào)控核的尺寸是主要研究重點(diǎn)，以此來(lái)簇的性能。在合成過(guò)程中，改變(包括原料的配比、還原劑的用量、溫度時(shí)間、溶液酸堿性等)實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)，在實(shí)驗(yàn)操作中實(shí)現(xiàn)對(duì)團(tuán)簇尺寸和質(zhì)的調(diào)控。按照保護(hù)基團(tuán)的不同，目前合成 MNCs 的方法有如下幾種[19] 1.3 所示。

圖 1.2 熒光金納米晶合成策略及其配體對(duì)熒光的影響示意圖Fig 1.2 Schematic illustration of synthetic strategies for fluorescent Au NCs and effect oligands on their fluorescence由于核尺寸太小，調(diào)控有限金屬原子形成的金屬核的形貌，其研究意義不，因此，主要通過(guò)改變配比類型和調(diào)控核的尺寸是主要研究重點(diǎn)，以此來(lái)簇的性能。在合成過(guò)程中，改變(包括原料的配比、還原劑的用量、溫度時(shí)間、溶液酸堿性等)實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)，在實(shí)驗(yàn)操作中實(shí)現(xiàn)對(duì)團(tuán)簇尺寸和質(zhì)的調(diào)控。按照保護(hù)基團(tuán)的不同，目前合成 MNCs 的方法有如下幾種[19] 1.3 所示。
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本文編號(hào)：2854655