基于煙酸功能化銅微納米材料的設計合成及催化性能研究.pdf

1、近年來，由于金屬微/納米材料在增強催化活性、表面增強拉曼、表面等離子體共振和熒光等方面表現(xiàn)出良好的性能，尤其是多金屬納米顆粒體系在科學技術(shù)特性上提高了其催化活性從而引起了很高的關(guān)注。而金屬微納米材料的催化活性與材料的組成、大小、形貌和結(jié)構(gòu)等有很大的關(guān)系，可以通過控制這些影響因素來調(diào)控合成金屬微納米材料。合成金屬微納米材料最關(guān)鍵的因素就是金屬的成本問題。實際上，在某些反應中為了降低成本可以用銅或者銅鹽取代貴金屬納米粒子作為催化劑。本文采用

2、一鍋法分別合成了不同形狀的以銅為基礎的微/納米結(jié)構(gòu)材料，作為催化劑催化還原硝基酚化合物，采用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜(EDS)、電子順磁共振(EPR)、X-射線粉末衍射(XRD)和X-射線光電子能譜(XPS)等分析方法對其形貌、成分和結(jié)構(gòu)進行了充分的表征。本論文利用煙酸功能化制備了5種以銅為基礎的微/納米結(jié)構(gòu)材料作為催化劑催化NaBH4還原硝基酚化合物，并對其穩(wěn)定性、催化活性和可循環(huán)利用性進行了探究。具體

3、研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過一鍋法合成了不同形狀的三維中空的煙酸銅微米結(jié)構(gòu)材料。根據(jù)反應時間和反應物初始濃度，控制煙酸銅微米結(jié)構(gòu)的形狀，由不規(guī)則六邊形、八邊形逐漸形成為規(guī)則的四邊形。因此，對其生長機理進行了研究，結(jié)果表明三維中空的煙酸銅微米結(jié)構(gòu)是由超薄的煙酸銅納米片組成得到的。為了研究煙酸銅的催化活性，使其作為催化劑在NaBH4溶液中催化還原4-NP的反應作為模型，結(jié)果表明中空的煙酸銅微米結(jié)構(gòu)材料具有較好的催化活性。這是由于煙酸

4、銅的中空結(jié)構(gòu)為催化反應提供了更多的催化位點，因此催化活性得到很大的提高。
　　(2)硝酸銅、氯金酸和煙酸作為初始反應物，Au∶Cu∶C6H5NO2的比例約為1∶4∶1，采用一鍋法制備了環(huán)狀的煙酸Au-Cu。結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙酸是一個良好的配體。環(huán)狀的煙酸Au-Cu作為催化劑在NaBH4水溶液中催化還原硝基酚(包括4-NP、2-NP、3-NP和4-NTP)都表現(xiàn)出了極高的催化活性。在實際應用中，良好的可循環(huán)利用性和催化活性是環(huán)狀的煙酸Au-

5、Cu作為催化劑很重要的因素。通過在不同循環(huán)中Au-CuNRs的催化反應動力學的速率常數(shù)k值來研究其穩(wěn)定性。這些結(jié)果表明環(huán)狀的煙酸Au-Cu對于處理環(huán)境中的廢水是一種綠色無污染高效的催化劑。
　　(3)由于微/納米材料的性能和形狀之間的相關(guān)性已經(jīng)引起了研究者們的很大關(guān)注。因此，通過一鍋法利用煙酸和抗壞血酸作為還原劑制備了海膽狀的CuAu納米球。硝酸銅、氯金酸、抗壞血酸和煙酸作為初始反應物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗壞血酸的還原性比煙酸強。CuAu納

6、米球作為催化劑還原對硝基苯酚(4-NP)并通過紫外可見吸收光譜對其進行監(jiān)控。結(jié)果表明，CuAu納米球具有良好的催化活性。
　　(4)設計了一個簡單直接沉淀的路線成功地合成了CuPd微米棒和CuAuPd納米花。CuPd微米棒和CuAuPd納米花作為催化劑催化NaBH4還原對硝基苯酚(4-NP)的反應過程來探究其催化活性通過紫外可見吸收光譜對其監(jiān)控。結(jié)果表明，煙酸濃度為0.2M時，合成的CuAuPd納米花的催化活性比CuPd微米棒的高