本文關(guān)鍵詞：聚膦腈納米材料的功能化及其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 聚膦腈 多孔碳球 聚合物納米管 雜原子 催化活性 對(duì)硝基苯酚

【摘要】：聚膦腈納米材料作為一種富含有N、P、S等雜原子的新型的有機(jī)/無(wú)機(jī)相互雜化而成的高分子材料,現(xiàn)已較為普遍的應(yīng)用于藥物載體、傳感器、電化學(xué)催化等方面,特別是作為催化劑載體在催化領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái),人們已經(jīng)成功制備出具有可控的形狀以及尺寸的貴金屬納米粒子,但是由于其粒徑較小、比表面積較大,造成材料的比表面能增大,在催化反應(yīng)過(guò)程中貴金屬納米粒子很容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象,從而降低了其的催化活性。此外,由于此類(lèi)材料的價(jià)格通常較為昂貴,其單獨(dú)作為催化劑使用造價(jià)較高。因此,選擇合適的催化劑載體(如多孔碳材料、活性炭、聚合物納米管、聚合物納米纖維、Fe3O4、SiO2等),將貴金屬納米粒子固載化制備出負(fù)載型的貴金屬納米催化劑成為解決上述問(wèn)題的有效途徑。本文中,我們將富含羥基和雜原子的聚膦腈納米材料及其碳材料選作為貴金屬催化劑的載體,利用載體材料和表面負(fù)載上的貴金屬納米粒子之間的較強(qiáng)的絡(luò)合相互作用,成功的將較小粒徑的貴金屬納米粒子均勻的負(fù)載到了載體材料的表面,并深入的研究了所制備出的貴金屬納米催化劑材料在對(duì)硝基苯酚(4-NP)催化還原這一典型的催化反應(yīng)中的催化性能。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)我們選用一種較為簡(jiǎn)單便捷的共同沉淀聚合法制備出直徑均一的富含大量雜原子的聚膦腈(PZS)微球。將所合成的PZS微球作為前驅(qū)體,經(jīng)過(guò)高溫碳化最終制備出仍保留有(N、S、P、O等)雜原子且具有較高比表面積的的多孔碳球(C-PZS)。此后將其作為催化劑載體,采用簡(jiǎn)便的微波還原法,在催化劑載體表面原位生長(zhǎng)PtNPs。結(jié)果表明粒徑約為2nm的Pt納米粒子均勻的負(fù)載到多孔碳球的表面,這可以歸功于C-PZS催化劑載體材料上雜原子N、P、S等雜原子的存在,這些雜原子的存在可以作為PtNPs成核過(guò)程中的活性位點(diǎn)進(jìn)而限制納米粒子的進(jìn)一步長(zhǎng)大。且最終制備的PtNPs@C-PZS復(fù)合材料對(duì)于4-NP具有優(yōu)異的催化活性。(2)為了進(jìn)一步提高催化劑對(duì)于4-NP催化還原反應(yīng)的催化能力,我們通過(guò)原位模板法成功制備出富含大量羥基的聚膦腈納米管(PZS NTs),并將其選作為催化劑載體,采用共同還原法將Au-Ag雙金屬納米粒子以較小的粒徑均勻的負(fù)載到載體材料的表面。并通過(guò)調(diào)控兩種貴金屬前驅(qū)體溶液的配比可以簡(jiǎn)便的調(diào)節(jié)載體表面兩種貴金屬的負(fù)載量,進(jìn)而達(dá)到調(diào)控催化劑的催化性能的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用此種簡(jiǎn)便的共同還原方法所制備出的Au-Ag@PZS NTs復(fù)合材料中Au-Ag NPs的粒徑較為均一(約為2-4nm)且在PZS NTs的表面分散較為均勻,經(jīng)分析主要原因是PZS NTs富含羥基和雜原子,因而與貴金屬離子之間的絡(luò)合作用會(huì)更強(qiáng),其促使最終經(jīng)過(guò)原位還原方法而生成的貴金屬納米粒子在載體材料的表面較為均勻的分散。此外,通過(guò)對(duì)Au-Ag@PZS NTs整體催化性能的研究結(jié)果表明,由于雙金屬Au和Ag之間的協(xié)同效應(yīng),其催化性能明顯優(yōu)于僅僅負(fù)載有Au或者Ag單獨(dú)的貴金屬催化劑。
【關(guān)鍵詞】：聚膦腈 多孔碳球 聚合物納米管 雜原子 催化活性 對(duì)硝基苯酚
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 課題背景及意義11-33
• 1.1 聚膦腈納米材料11-19
• 1.1.1 聚膦腈材料的結(jié)構(gòu)特征與性質(zhì)11-12
• 1.1.2 聚膦腈材料的分類(lèi)12-14
• 1.1.3 聚膦腈材料的功能化及其在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用14-19
• 1.2 貴金屬納米催化劑19-26
• 1.2.1 貴金屬納米催化劑的性質(zhì)19
• 1.2.2 貴金屬納米催化劑的制備方法及應(yīng)用19-22
• 1.2.3 負(fù)載型的貴金屬納米催化劑22-26
• 1.3 雙金屬納米催化劑26-29
• 1.3.1 雙金屬納米催化劑的結(jié)構(gòu)與性能26-27
• 1.3.2 雙金屬納米催化劑的合成方法與應(yīng)用27-29
• 1.4 貴金屬納米催化劑對(duì)于 4-NP的催化還原29-31
• 1.4.1 催化 4-NP還原的機(jī)理和意義29-30
• 1.4.2 可用于 4-NP催化還原的貴金屬催化劑類(lèi)型30-31
• 1.5 本課題研究的內(nèi)容及意義31-33
• 第二章 Pt@C-PZS負(fù)載型貴金屬納米催化劑的合成及其催化性能的研究33-48
• 2.1 引言33-34
• 2.2 主要的實(shí)驗(yàn)試劑以及實(shí)驗(yàn)儀器34-35
• 2.3 實(shí)驗(yàn)部分35-37
• 2.3.1 C-PZS多孔碳球的制備35-36
• 2.3.2 Pt@C-PZS負(fù)載型貴金屬納米催化劑的制備36
• 2.3.3 樣品的表征36
• 2.3.4 4-NP的催化還原實(shí)驗(yàn)36-37
• 2.4 結(jié)果與討論37-47
• 2.4.1 PZS微球及多孔碳球的形貌及結(jié)構(gòu)表征37-40
• 2.4.2 Pt@C-PZS納米復(fù)合材料的形貌及結(jié)構(gòu)表征40-43
• 2.4.3 PtNPs@C-PZS復(fù)合材料對(duì) 4-NP的催化還原性能43-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 第三章 雙金屬納米催化劑Au-Ag@PZS NTs的制備及在 4-NP催化還原反應(yīng)中的應(yīng)用48-64
• 3.1 引言48-49
• 3.2 主要實(shí)驗(yàn)試劑以及儀器49-50
• 3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程50-52
• 3.3.1 聚膦腈納米管 （PZS NTs）的制備50
• 3.3.2 雙金屬納米催化劑Au-Ag@PZS NTs的制備50-51
• 3.3.3 樣品的表征51
• 3.3.4 4-NP的催化性能測(cè)試51-52
• 3.4 結(jié)果與討論52-62
• 3.4.1 PZS NTs的形貌和結(jié)構(gòu)表征52-53
• 3.4.2 Au-Ag@PZS NTs雙金屬催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)表征53-58
• 3.4.3 Au-Ag@PZS NTs對(duì)于 4-NP的催化性能表征58-62
• 3.5 本章小結(jié)62-64
• 第四章 結(jié)果與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-73
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷及碩士期間發(fā)表論文與科研成果73
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷73
• 碩士期間發(fā)表論文73

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