【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展,對(duì)各類水體污染物和染料的降解再利用研究日益深入。對(duì)硝基苯酚(4-NP)作為農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料等精細(xì)化學(xué)品的中間體,因其用量大、毒性高、刺激性強(qiáng),迫切需要合適的方法實(shí)現(xiàn)快速大量處理。目前可實(shí)現(xiàn)對(duì)硝基苯酚降解的方式主要有微生物降解法和還原法等,由于微生物降解的時(shí)效性較差,常用的方法主要是還原法。因此,選擇合適的反應(yīng)體系和催化劑尤為重要,貴金屬納米粒子具有高的比表面積,活潑的表面鍵態(tài)、電子態(tài),表面電子配位不全等特點(diǎn),賦予了貴金屬納米粒子獨(dú)特的催化活性。其中,Au納米粒子是理想催化還原對(duì)硝基苯酚(4-NP)的催化劑,但是由于其成本高,不易回收,易團(tuán)聚失活等缺點(diǎn),限制了它的實(shí)際使用性能。為了提高Au納米粒子的穩(wěn)定性、降低成本、便于回收,科學(xué)工作者將多孔材料包覆Au納米粒子表面。上述方法雖然實(shí)現(xiàn)了低成本、高穩(wěn)定以及易回收催化劑的制備,但是負(fù)載量較低,嚴(yán)重降低了反應(yīng)速度。為了克服上述問題,本文從三個(gè)方面制備高金納米粒子負(fù)載量的介孔二氧化硅結(jié)構(gòu)催化劑,具體工作如下:1.通過水熱法制備穩(wěn)定的金納米粒子,作為合成負(fù)載催化劑的前驅(qū)體,加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮)防止金納米粒子團(tuán)聚。制備的Au NPs在520 nm左右有較強(qiáng)的吸收峰,并且可以高效催化4-NP的還原反應(yīng),但其耐溶劑性和酸堿性較差,極易團(tuán)聚失活,無法重復(fù)利用。為了增加金納米粒子催化劑的機(jī)械強(qiáng)度和循環(huán)穩(wěn)定性,以制備的金納米粒子為核,使用CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)修飾離子表面,包覆介孔二氧化硅,再通過煅燒去除CTAB,獲得標(biāo)準(zhǔn)MCM-41結(jié)構(gòu)。包覆后的核殼結(jié)構(gòu)粒徑在100 nm左右,介孔結(jié)構(gòu)較為均勻,保持了金納米粒子10 nm左右粒徑和化學(xué)環(huán)境,耐溶劑性和酸堿性明顯增強(qiáng),可以穩(wěn)定催化4-NP的還原反應(yīng)。但是,該方法制備的催化劑的中金納米粒子負(fù)載量較低,無法提高催化劑的催化效率。2.通過一步法獲得高Au納米粒子負(fù)載量的催化劑。為了合成具有高負(fù)載量金納米粒子的催化劑,利用甲醛還原HAu Cl4水溶液,一步法合成了Au@MSNs,并探究HAu Cl4添加量對(duì)于金納米粒子尺寸及催化性能的影響。制備的結(jié)構(gòu)在HAu Cl4添加量為0.2-0.6 mL和0.8-3.0 m L添加量樣品中,由于金核的尺寸不同,介孔Si O2的結(jié)構(gòu)和孔徑均有所差異。所制得的催化劑在2.0 m L的HAu Cl4水溶液添加量條件下催化效率非常高,并且具有良好的重復(fù)使用能力。制備的催化劑在亞甲基藍(lán)、羅丹明B的還原反應(yīng)以及TMB的氧化反應(yīng)中有明顯的催化效果。但在2.0 mL的HAu Cl4水溶液添加量條件下金納米粒子的尺寸較大,導(dǎo)致催化劑的TOF(轉(zhuǎn)化效率)較低。3.通過二次包覆降低負(fù)載Au納米粒子的尺寸,提高催化活性。為了改善催化劑樣品的機(jī)械性能并降低金納米粒子的尺寸,在堿性條件下對(duì)樣品進(jìn)行Si O2的二次包覆,二次包覆后樣品顆粒顏色均變?yōu)榉奂t色。該過程使金核的粒徑變小,并增加了一層Si O2的覆蓋層,使得金納米粒子被包埋的更深了。進(jìn)行二次包覆后的催化劑樣品保持了其催化性能,在5次循環(huán)之后仍能夠催化該反應(yīng)加速進(jìn)行。雖然未經(jīng)過二次包覆的催化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化率4組均在90%以上,而經(jīng)過二次包覆的催化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化率要低一些,但二次包覆后催化劑的轉(zhuǎn)化效率明顯高于未進(jìn)行二次包覆的Au@MSNs,顯示出更好的催化效果。在100°C加熱的條件下,催化反應(yīng)的速率有了明顯提升,證明催化劑在高溫條件下仍然保持了催化穩(wěn)定性。
【圖文】：

體負(fù)載貴金屬催化劑劑的重復(fù)利用在其昂貴的成本無法降低的現(xiàn)實(shí)情況 Au 催化劑大多數(shù)情況下需要與支撐相配合使用，以獲得分離性能是常見的做法，應(yīng)用最多的是加入復(fù)合催化劑已有很多研究。等通過在涂覆有殼聚糖的氧化鐵磁納米載體上簡備了一種新型的磁性可回收 Au 納米催化劑。此種原反應(yīng)具有較高的催化活性。根據(jù)偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模納米催化劑用量的增加、初始 4-NP 濃度的降低以及力學(xué)數(shù)據(jù)表明，這種催化反應(yīng)由于殼聚糖層的存在簡單吸附的不可控性，所制備樣品并不均勻。以具有二氧化硅保護(hù)的磁鐵礦顆粒為核心，通過逐生長活性金納米顆粒(約 4 nm)制備了功能性納米復(fù)酚的還原反應(yīng)。該催化劑能夠在 8 次循環(huán)中保持 9 Fe3O4的磁性質(zhì)，，可以方便的對(duì)催化劑進(jìn)行分離。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文處理和 HNO3溶液蝕刻比較了 FexOy/Pd@mSi性，其結(jié)果表明前者的穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于后者。紹了一種簡單的方法來制備 Au@PPy(聚吡咯) PPy/Fe3O4膠囊殼中。用作載體的 PPy/Fe3O4膠備工藝，而且通過調(diào)節(jié) FeCl2·4H2O 的用量可以意圖如下圖所示。殼體提供穩(wěn)定性，磁體提供
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2583888