基于瓜環(huán)的納米催化劑的制備和催化性能研究.pdf

1、本論文探索了利用瓜環(huán)作為穩(wěn)定劑和載體來(lái)制備具有潛在應(yīng)用價(jià)值的高效納米催化劑?；诠檄h(huán)的納米催化劑的設(shè)計(jì)、制備和催化性能的研究證明，瓜環(huán)是一種優(yōu)良的納米材料穩(wěn)定劑和載體。課題的設(shè)計(jì)思路是基于瓜環(huán)不易溶于常見(jiàn)溶劑、較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)上的高度對(duì)稱(chēng)性等特點(diǎn)。這些都是傳統(tǒng)納米顆粒穩(wěn)定劑和載體所不具備的特色。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.利用不同構(gòu)成單元數(shù)目的瓜環(huán)制備了四種鈀納米顆粒，CB[n]-Pd NPs（n=5，

2、6,7,8）。瓜環(huán)的端口羥基與納米顆粒表面原子之間的靜電相互作用起到了穩(wěn)定鈀納米顆粒的作用，同時(shí)利用瓜環(huán)的難溶性對(duì)鈀納米顆粒起到負(fù)載作用。研究了不同瓜環(huán)制備得到的鈀納米顆粒形貌特征，并探討了不同瓜環(huán)如何因結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致鈀納米顆粒形貌、分散度以及粒徑大小等方面的差異。通過(guò)調(diào)節(jié)六元瓜環(huán)與金屬前驅(qū)體之間的比例，制備了不同形貌的鈀納米顆粒，初步實(shí)現(xiàn)了基于瓜環(huán)的鈀納米顆粒的形貌控制。采用不同的還原方法可制備了孿晶面豐富、形狀各異的基于瓜環(huán)的鈀納

3、米顆粒，實(shí)現(xiàn)了鈀納米顆粒的形貌控制。
　　 2.探索了基于瓜環(huán)的鈀納米顆粒對(duì)碳碳偶合反應(yīng)的催化效果。基于瓜環(huán)的鈀納米顆?？梢栽诖?水體系中，較為溫和的條件下高效催化Suzuki 偶合反應(yīng)。
　　 研究了催化Heck 反應(yīng)的條件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鏈狀烯烴和鹵代芳香烴的高效催化。
　　 3.利用不同的還原方法制備了四種基于瓜環(huán)的鉑納米顆粒，根據(jù)TEM、XRD等表征，詳細(xì)分析了四種鉑納米顆粒的形貌特征。通過(guò)簡(jiǎn)單的合成手段制備出

4、四種形貌新穎的鉑納米顆粒：1）具有較高比表面積和形貌復(fù)雜的三維鉑納米花；
　　 2）具有豐富孿晶面和堆疊層錯(cuò)結(jié)構(gòu)的鉑納米顆粒；3）枝狀生長(zhǎng)的鉑納米顆粒；
　　 4）粒徑～2 nm 并且分散均勻的鉑納米顆粒。提出了不同形貌鉑納米顆粒的相應(yīng)生長(zhǎng)機(jī)理，進(jìn)一步驗(yàn)證了瓜環(huán)在納米材料制備過(guò)程中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
　　 4.研究了基于瓜環(huán)的鉑納米顆粒的電化學(xué)性能。這種瓜環(huán)的鉑納米顆粒在對(duì)甲醇的電催化氧化中表現(xiàn)出較低的起始電勢(shì)、高的電

5、流密度以及If/Ib 比值，是催化活性較高的、抗中毒能力較強(qiáng)的電催化劑。同時(shí)還研究了基于瓜環(huán)的鈀納米顆粒對(duì)甲酸的電化學(xué)性能，兩種鈀納米顆粒都表現(xiàn)出較強(qiáng)的電催化能力。
　　 電化學(xué)性能的研究進(jìn)一步說(shuō)明了基于瓜環(huán)的納米顆粒表面活性位點(diǎn)暴露充分，具有較高的催化活性。
　　 5.通過(guò)原位法合成了一種基于瓜環(huán)和多酸為基元的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料，CB[6]-POMs。通過(guò)單晶結(jié)構(gòu)解析以及紅外吸收等表征對(duì)該雜化材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究

6、，發(fā)現(xiàn)通過(guò)氫鍵網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系有機(jī)構(gòu)筑單元和無(wú)機(jī)構(gòu)筑單元形成了有機(jī)-無(wú)機(jī)的超分子結(jié)構(gòu)。該氫鍵網(wǎng)絡(luò)還實(shí)現(xiàn)了電子在有機(jī)、無(wú)機(jī)構(gòu)筑單元之間的傳遞，在可見(jiàn)光照射下，CB[6]為主的有機(jī)構(gòu)筑單元作為光敏劑，電子躍遷至多酸為主的無(wú)機(jī)構(gòu)筑單元的LUMO 軌道并引發(fā)分子氧等生成相應(yīng)自由基，最終實(shí)現(xiàn)光催化降解染料分子。CB[6]-POMs能夠在可見(jiàn)光下對(duì)染料分子的光催化降解，是對(duì)多酸光催化劑可溶以及不可利用可見(jiàn)光等缺陷的彌補(bǔ)，同時(shí)也是瓜環(huán)在環(huán)境保護(hù)方面的重要