金屬基磁性空間限域納米催化劑的制備與催化性能研究.pdf

1、對(duì)于化工生產(chǎn)來說，需要開發(fā)高效、穩(wěn)定、易回收的催化劑，金屬基磁性納米催化劑兼具金屬納米粒子的高催化活性以及磁性載體易于回收的性質(zhì)，因此受到廣泛關(guān)注，而金屬納米粒子往往負(fù)載在磁性載體的表面，在實(shí)際使用過程中，納米粒子由于比表面能高等原因會(huì)遷移團(tuán)聚甚至流失，導(dǎo)致活性下降。金屬基磁性納米空間限域催化劑能夠?qū)⒔饘偌{米粒子限制在載體結(jié)構(gòu)中，從而避免金屬粒子的遷移團(tuán)聚現(xiàn)象，因此，本文設(shè)計(jì)合成了金屬基磁性納米空間限域催化劑，不僅易于磁性回收，同時(shí)金屬

2、納米粒子限制于磁性載體結(jié)構(gòu)中，能夠提高其分散性和穩(wěn)定性。本文主要討論了Pd基和Ni基磁性納米空間納米限域催化劑的制備和性能表征。
　　首先，本文通過軟模板輔助合成的方法，以Fe3O4納米團(tuán)簇為內(nèi)核，表面修飾兩親性高分子的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為軟模板，利用吡咯單體和H2PdCl4之間的氧化還原反應(yīng)，在Fe3O4納米團(tuán)簇表面同步構(gòu)建聚吡咯（PPy）和鈀（Pd）納米粒子，合成了Fe3O4@PPy/Pd“核-衛(wèi)星”結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料，

3、其中Fe3O4納米粒子為內(nèi)核，多個(gè)20-30nm的PPy/Pd復(fù)合粒子為外部“衛(wèi)星”，在每個(gè)PPy結(jié)構(gòu)中均勻分布著多個(gè)4-5nm Pd納米晶。通過改變反應(yīng)介質(zhì)的極性以及吡咯單體和Pd前驅(qū)體的摩爾比，可以調(diào)控Pd納米晶在PPy粒子中的分散狀態(tài)及Pd納米顆粒的負(fù)載量。Pd基催化劑在還原硝基芳香族化合物中表現(xiàn)出高活性、強(qiáng)的穩(wěn)定性和高的磁回收性質(zhì)。高活性源于底物擴(kuò)散至分散在PPy衛(wèi)星中Pd納米顆粒需要較短的傳質(zhì)路徑。同時(shí)，高穩(wěn)定性可以歸因于Pd

4、納米晶均勻地限域于PPy衛(wèi)星中，在催化轉(zhuǎn)化過程中避免了Pd納米顆粒的團(tuán)聚以及活性位點(diǎn)的流失。
　　其次，我們通過犧牲模板法，以核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@SiO2微球作為模板，水熱條件下“溶解-沉積”合成了Fe3O4@Ni3Si2O5(OH)4“搖鈴”結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料，高溫氫氣還原原位轉(zhuǎn)化為Fe@SiO2/Ni納米復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)保持了還原前的“搖鈴”結(jié)構(gòu)，Ni納米粒子限域于SiO2薄片結(jié)構(gòu)中，避免了催化過程中的遷移團(tuán)聚現(xiàn)象，增強(qiáng)了其結(jié)