磁性貴金屬納米復(fù)合材料的制備及催化性能研究.pdf

1、貴金屬納米粒子在各類液、氣相催化反應(yīng)中應(yīng)用廣泛。催化活性、穩(wěn)定性和可再循環(huán)性是衡量其催化性能的主要標準。但是貴金屬納米粒子由于粒徑較小、具有較大的比表面積而容易發(fā)生團聚，導致催化活性的降低或喪失。因而需要找到合適的載體與貴金屬納米粒子復(fù)合，以此提高其可再循環(huán)性和穩(wěn)定性;同時，還應(yīng)充分發(fā)揮載體與貴金屬納米粒子間的協(xié)同效應(yīng)，增強貴金屬納米粒子的催化活性。
　　磁性四氧化三鐵(Fe3O4)納米粒子，尤其是是粒徑較小的Fe3O4，除了在磁

2、分離方面具有獨特性質(zhì)，還能與貴金屬納米粒子間形成相互作用，提高貴金屬納米粒子的催化活性。因而將磁性納米粒子作為貴金屬的載體具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文以金(Au)與Fe3O4納米粒子為基礎(chǔ)，分別制備了Fe3O4-Au雙面粒子、Au/Fe3O4@m-SiO2蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)、Au@Fe3O4@PANI復(fù)合空心結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。通過透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨電鏡(HR-TEM)、紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)、X射線衍射(XRD

3、)、X-射線光電子能譜(XPS)等作為主要表征手段，觀察納米材料的形貌、晶型結(jié)構(gòu)、元素價態(tài)等。本論文主要工作如下:
　　(1)在水相中通過化學還原法制備得到親水性Fe3O4-Au雙面粒子。利用檸檬酸鈉還原法在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修飾的Fe3O4表面原位生長Au納米粒子。通過調(diào)節(jié)檸檬酸鈉和氯金酸的初始摩爾比，可以將Au納米粒子的粒徑可控調(diào)節(jié)在3-12 nm范圍內(nèi)。由于Au和Fe3O4之間的協(xié)同作用，制備所得Fe3O4-Au雙面粒

4、子在硼氫化鈉(NaBH4)存在下還原4-硝基苯酚(4-NP)的催化反應(yīng)中，展現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、穩(wěn)定性和可循環(huán)使用性。
　　(2)在Au/SiO2核殼材料表面組裝小粒徑Fe3O4納米粒子，以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為模板劑，正硅酸四乙酯(TEOS)為硅源，在Au/SiO2/Fe3O4表面包裹SiO2，利用Na2CO3對該材料進行選擇性蝕刻，除去CTAB，得到蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)Au/Fe3O4@m-SiO2復(fù)合材料。通過改變TE

5、OS的初始量調(diào)控介孔SiO2的厚度。制備得到的Au/Fe3O4@m-SiO2復(fù)合材料，由于Au和Fe3O4之間的協(xié)同作用，在NaBH4存在下還原4-NP的催化反應(yīng)中，展現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
　　(3)以SiO2球為模板，在其表面組裝Au和Fe3O4納米粒子，以苯胺為單體，過硫酸銨為引發(fā)劑，在SiO2@Au@Fe3O4表面包裹聚苯胺(PANI)，利用NaOH蝕刻除去SiO2，得到Au@Fe3O4@PANI復(fù)合空心材料。通過改變加入苯