本文關(guān)鍵詞：碳納米量子點(diǎn)的制備及其醇的催化氧化性能研究

  更多相關(guān)文章： 碳納米量子點(diǎn) 電化學(xué)法 催化氧化 光催化 醇

【摘要】：本文使用廉價(jià)的石墨碳棒作為原料,僅以純水作為電解質(zhì),不添加任何其他化學(xué)物質(zhì),通過(guò)簡(jiǎn)單電化學(xué)法成功制備了高質(zhì)量的碳納米量子點(diǎn)。這種高產(chǎn)率制備碳納米量子點(diǎn)的方法不但經(jīng)濟(jì)而且環(huán)保。我們同樣報(bào)道了一種高效超聲法制備摻氮碳納米量子點(diǎn)的方法。采用透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜(Raman)等手段對(duì)碳納米量子點(diǎn)和摻氮碳納米量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了詳細(xì)的表征。所得碳納米量子點(diǎn)為SP2雜化的結(jié)構(gòu),粒徑均勻,顆粒大小平均為4 nm,其表面在電化學(xué)氧化過(guò)程中引入較多的活性基團(tuán)。僅以水作為溶劑,NaClO作為氧化劑,以非金屬碳納米量子點(diǎn)作為催化劑,研究了碳納米量子點(diǎn)醇的催化氧化性能。催化結(jié)果表明:在無(wú)催化劑的條件下,苯甲醇轉(zhuǎn)化率僅為6%,在反應(yīng)溫度70℃,催化劑CQDs用量為100 mg,10%的NaClO用量為5 m L,反應(yīng)時(shí)間為6 h的反應(yīng)條件下,轉(zhuǎn)化率為75%,選擇性為99.9%,說(shuō)明CQDs具有較高的催化活性。與其他碳納米催化劑相比,如碳納米管,石墨烯等,CQDs表現(xiàn)出較高的催化活性。同時(shí),對(duì)于其他的醇類,CQDs同樣表現(xiàn)出較高的催化活性。通過(guò)反復(fù)使用,碳量子點(diǎn)表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。相對(duì)于純的碳納米量子點(diǎn),摻氮碳納米量子點(diǎn)的催化性能有所提高。其活性主要得益于其較小的顆粒尺寸以及表面較多的含氧活性基團(tuán)�？紤]到碳納米量子點(diǎn)的光學(xué)性能,嘗試通過(guò)引入光催化手段來(lái)提高碳納米量子點(diǎn)的催化活性。結(jié)果表明:在光照條件下,碳納米量子點(diǎn)具有較高的催化活性。苯甲醇的轉(zhuǎn)化率由75%提高到85%,證實(shí)了光催化提高碳納米量子點(diǎn)的活性的想法。通過(guò)表征和分析,提出了碳納米量子點(diǎn)催化劑光催化氧化醇類物質(zhì)的可能反應(yīng)機(jī)理。綜上所述,通過(guò)電化學(xué)法成功制備了碳納米量子點(diǎn)催化劑,該催化劑表現(xiàn)出較好的醇的催化氧化活性及穩(wěn)定性,其高活性歸功于碳納米量子點(diǎn)的小粒徑和表面豐富的含氧官能團(tuán)。該非金屬類碳納米量子點(diǎn)催化劑為醇的催化氧化劑的開(kāi)發(fā)提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：碳納米量子點(diǎn) 電化學(xué)法 催化氧化 光催化 醇
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O613.71;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 前言9
• 1.2 碳納米量子點(diǎn)的制備9-12
• 1.2.1 化學(xué)方法合成碳納米量子點(diǎn)10-11
• 1.2.1.1 電化學(xué)合成法10
• 1.2.1.2 模板合成法10
• 1.2.1.3 微波/超聲輔助合成法10-11
• 1.2.1.4 燃燒氧化法11
• 1.2.2 物理方法合成碳納米量子點(diǎn)11-12
• 1.2.2.1 激光燒蝕法11
• 1.2.2.2 電弧放電法11-12
• 1.3 碳納米量子點(diǎn)的應(yīng)用12-16
• 1.3.1 光催化應(yīng)用12-13
• 1.3.2 光電應(yīng)用13
• 1.3.3 電化學(xué)檢測(cè)13-14
• 1.3.4 燃料電池14
• 1.3.5 生物傳感器14-15
• 1.3.6 氧化還原反應(yīng)15
• 1.3.7 粒子檢測(cè)15
• 1.3.8 細(xì)胞標(biāo)記和生物成像15-16
• 1.4 本論文的選題意義和主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 儀器與實(shí)驗(yàn)方法18-21
• 2.1 化學(xué)試劑與儀器18-19
• 2.1.1 主要化學(xué)試劑18-19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備19
• 2.2 催化劑的表征19-21
• 2.2.1 X-射線粉末衍射分析（XRD）19-20
• 2.2.2 透射電子顯微鏡分析（TEM）20
• 2.2.3 X射線光電子能譜分析（XPS）20
• 2.2.4 傅立葉變換紅外光譜分析（FT-IR）20
• 2.2.5 拉曼光譜分析(Raman)20
• 2.2.6 固體紫外吸收光譜分析（UV-Vis）20-21
• 第三章 碳納米量子點(diǎn)及摻氮碳納米量子點(diǎn)的制備與表征21-33
• 3.1 引言21
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分21-23
• 3.2.1 碳納米量子點(diǎn)的制備21-22
• 3.2.2 摻氮碳納米量子點(diǎn)的制備22
• 3.2.3 樣品的表征22-23
• 3.3 結(jié)果與討論23-33
• 3.3.1 碳納米量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)分析23-27
• 3.3.1.1 碳納米量子點(diǎn)的透射電鏡分析（TEM）23-24
• 3.3.1.2 碳納米量子點(diǎn)的X射線衍射光譜分析（XRD）24-25
• 3.3.1.3 碳納米量子點(diǎn)的紅外光譜分析（FT-IR）25-26
• 3.3.1.4 碳納米量子點(diǎn)的拉曼光譜分析（Raman）26
• 3.3.1.5 碳納米量子點(diǎn)的光電子能譜分析（XPS）26-27
• 3.3.2 摻氮碳納米量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)分析27-33
• 3.3.2.1 摻氮碳納米量子點(diǎn)的透射電鏡分析（TEM）27-28
• 3.2.2.2 摻氮碳納米量子點(diǎn)的X射線衍射光譜分析（XRD）28-29
• 3.2.2.3 摻氮碳納米量子點(diǎn)的紅外光譜分析（FT-IR)29-30
• 3.2.2.4 摻氮碳納米量子點(diǎn)的拉曼光譜分析（Raman)30-31
• 3.2.2.5 摻氮碳納米量子點(diǎn)的X射線光電子能譜分析（XPS）31-33
• 第四章 碳納米量子點(diǎn)催化氧化醇的性能研究33-48
• 4.1 引言33
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分33-34
• 4.2.1 醇的催化氧化33-34
• 4.3 結(jié)果與討論34-48
• 4.3.1 碳納米量子點(diǎn)催化氧化性能研究34-43
• 4.3.1.1 不同氧化劑對(duì)催化性能的研究34-35
• 4.3.1.2 不同碳納米催化劑催化性能比較35-36
• 4.3.1.3 不同溶劑對(duì)碳納米量子點(diǎn)催化苯甲醇氧化性能的影響36-37
• 4.3.1.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)碳納米量子點(diǎn)催化苯甲醇氧化性能的影響37-38
• 4.3.1.5 反應(yīng)溫度對(duì)碳納米量子點(diǎn)催化苯甲醇氧化性能的影響38-39
• 4.3.1.6 催化劑用量對(duì)碳納米量子點(diǎn)催化苯甲醇氧化性能的影響39-40
• 4.3.1.7 碳納米量子點(diǎn)催化氧化醇的可能機(jī)理40-41
• 4.3.1.8 碳納米量子點(diǎn)催化劑的穩(wěn)定性研究41-43
• 4.3.2 摻氮碳納米量子點(diǎn)的催化性能研究43-46
• 4.3.2.1 摻氮碳納米量子點(diǎn)催化苯甲醇氧化性能研究43-44
• 4.3.2.2 摻氮碳納米量子點(diǎn)催化苯甲醇氧化反應(yīng)的穩(wěn)定性研究44-46
• 4.3.3 碳納米量子點(diǎn)催化氧化其他醇類46-48
• 第五章 碳納米量子點(diǎn)選擇性光催化氧化性能研究48-56
• 5.1 前言48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分48-49
• 5.2.1 苯甲醇的選擇性氧化和其他醇的催化反應(yīng)48-49
• 5.2.2 碳納米量子點(diǎn)的光電流響應(yīng)測(cè)試49
• 5.3 結(jié)果與討論49-56
• 5.3.1 碳納米量子點(diǎn)選擇性光催化氧化苯甲醇性能研究49-50
• 5.3.2 不同碳基納米材料的紫外可見(jiàn)漫反射光譜分析50-51
• 5.3.3 碳納米量子點(diǎn)的光電化學(xué)性質(zhì)分析51-52
• 5.3.4 碳納米量子點(diǎn)光催化苯甲醇的可能反應(yīng)機(jī)理52-53
• 5.3.5 碳納米量子點(diǎn)光催化其他醇類選擇性氧化53-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 總結(jié)56-57
• 6.2 展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-68
• 在學(xué)期間發(fā)表論文68-69
• 致謝69

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7 婁昀t，

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