本文關(guān)鍵詞：鈀及其合金納米材料的調(diào)控合成與催化性能、方法研究

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【摘要】：鈀是一種具有極佳物理性能與化學(xué)性能的貴金屬。但是由于其在地殼中的含量約為一億分之一，如何提高鈀的利用效率成為一個熱點課題。一種途徑是減小其尺寸，制備鈀的納米材料。納米鈀可以實現(xiàn)形貌的可控合成，不同的形貌暴露出不同的晶面從而影響催化性能。此外，隨著尺寸的減小，增大了其比表面積也提高了催化性能，甚至?xí)霈F(xiàn)奇特的尺寸效應(yīng)。另一途徑是通過制備鈀與其他金屬的合金（鈀鉑、鈀銅、鈀鎳等）也能夠提高其性能。 基于以上分析，我們設(shè)計合成了一種鈀鉑空心立方體納米材料。實驗中通過篩選特定物種的添加劑，實現(xiàn)了對體系中金屬離子前驅(qū)體類型的控制，從而調(diào)控了鈀和鉑被還原的順序。繼而通過電化學(xué)置換腐蝕得到空心立方體結(jié)構(gòu)的鈀鉑納米材料。系統(tǒng)的研究了添加劑在反應(yīng)中的作用以及添加劑用量對最終產(chǎn)物形貌的影響，并篩選出了制備鈀鉑空心合金的最優(yōu)化條件。設(shè)計實驗監(jiān)測了整個形貌的演變過程，闡明了最終結(jié)構(gòu)的形成機理并設(shè)計了實驗進行驗證。實驗還研究了不同動力學(xué)條件對最終產(chǎn)物尺寸形貌的影響，提出了動力學(xué)如何影響產(chǎn)物的解釋。此外，還在不同的動力學(xué)條件下得到了單分散有一定自組裝的立方體結(jié)構(gòu)，在改變金屬源的條件下得到了高選擇性的截角八面體結(jié)構(gòu)。對制備的鈀鉑空心合金進行了甲酸電催化氧化性能測試和鈴木偶聯(lián)反應(yīng)催化性能測試，結(jié)果表明，鈀鉑空心合金擁有出眾的的催化活性和穩(wěn)定性。 受到無機合成反應(yīng)在溶劑熱條件下通常能高效進行的啟發(fā)，本論文選用溶劑熱法，以商業(yè)碳載鈀和碘化亞銅為催化劑，對四類典型的有機反應(yīng)，鈴木偶聯(lián)反應(yīng)（Suzuki Miyaura coupling reaction），赫克偶聯(lián)反應(yīng)（Heck coupling reaction），厳頭偶聯(lián)反應(yīng)（Sonogashira coupling reaction）和鹵代烴氨基化反應(yīng)，進行了催化效果測試，研究了溶劑熱法對催化反應(yīng)效率的影響。我們成功的將溶劑熱法遷移應(yīng)用到有機催化反應(yīng)中，并且設(shè)計實驗初步探究了其機理。相較于傳統(tǒng)的加熱催化，，或是一些其他新穎的方法，如光催化法，電催化法，微波法，超臨界法等，溶劑熱法表現(xiàn)出了以下優(yōu)點：1.實驗操作簡單2.溶劑選擇靈活性高，反應(yīng)溫度可以突破溶劑沸點的限制3.采用密閉體系進行反應(yīng)，可以方便進行無氧反應(yīng)，也能夠防止易揮發(fā)的反應(yīng)物從反應(yīng)中逸出。
【關(guān)鍵詞】：鈀合金 可控合成 納米空心結(jié)構(gòu) 催化 溶劑熱法
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O614.823;O621.251
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 主要符號對照表5-6
• 目錄6-8
• 第1章 引言8-25
• 1.1 課題研究背景8-24
• 1.1.1 鈀納米材料概述8-9
• 1.1.2 鈀納米材料的合成9-20
• 1.1.3 鈀納米材料的催化20-24
• 1.1.4 水熱法概述24
• 1.2 本文的選題思路與主要研究內(nèi)容24-25
• 第2章 鈀鉑納米空心結(jié)構(gòu)的合成及其催化性能的研究25-46
• 2.1 本章引論25-27
• 2.2 鈀鉑空心結(jié)構(gòu)的調(diào)控合成27-40
• 2.2.1 反應(yīng)路線設(shè)計27-28
• 2.2.2 實驗方法28
• 2.2.3 實驗結(jié)果表征與討論28-40
• 2.3 鈀鉑空心材料的催化性能研究40-44
• 2.3.1 表征測試方法與儀器設(shè)備40-41
• 2.3.2 電催化性能實驗41-43
• 2.3.3 有機催化性能實驗43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第3章 溶劑熱法在有機催化中的應(yīng)用46-61
• 3.1 本章引論46-48
• 3.2 碳碳偶聯(lián)反應(yīng)48-52
• 3.2.1 表征方法與手段48
• 3.2.2 Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)48-51
• 3.2.3 Heck 和 Sonogashira 偶聯(lián)反應(yīng)51-52
• 3.3 鹵代烴氨基化反應(yīng)52-54
• 3.3.1 表征方法與手段52
• 3.3.2 催化反應(yīng)實驗及結(jié)果52-54
• 3.4 機理討論54-55
• 3.5 產(chǎn)物數(shù)據(jù)55-60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 第4章 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-68
• 致謝68-70
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果70

【共引文獻】

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本文編號：517064