负载Ag纳米颗粒介孔碳材料的制备及在电合成苯甲酸甲酯中的应用

发布时间：2018-03-22 18:10

本文选题：介孔碳　切入点：Ag纳米颗粒　出处：《华东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近些年来,介孔碳材料由于其潜在的应用价值吸引了越来越多研究者的兴趣。介孔碳材料拥有独特的光学、电化学和电磁学等性质,因此在催化、吸附、分离和传感器中里有着巨大的应用前景。但是,介孔碳材料也有许多不尽如人意的地方,比如它有着很强的疏水性、较少的反应活性位点等,使得其在催化和传感等领域的应用受到了一定的限制。为了使有序介孔碳材料获得许多独特的性质,从而制备更多的介孔碳复合材料和催化剂载体,越来越多功能化介孔碳材料的方法被报道。当向介孔碳的骨架中掺杂一些吸电子或者供电子的杂原子,比如B、P、N和O时,不仅仅可以增加介孔碳材料表面的官能团,而且还可以彻底改变材料内部的电子特性,大大提升其电化学性能,使其在更多领域得到新的应用,比如半导体、光学、电子器件、燃料电池和锂电池等。有机卤代物在合成有机化学中有着广泛的应用,研究C-X键的断裂吸引了很多研究者的关注。电化学合成路线有着优异的选择性和环境友好的特点,是一种有效的还原和羧化有机卤代物的方法。这种方法一方面可以合成有机羧酸化合物,另一方面它利用的原料是温室气体CO_2,而CO_2是一种清洁的、廉价的、含量丰富的、无毒的和可再生的碳资源。有许多催化剂都可以催化还原有机卤代物。有文章报道Ag显示出对有机卤代物卓越的电催化活性。但是纯金属电极所用的Ag的量太多,而且反应只在Ag电极的表面进行,提供的反应位点比较少,催化活性较低。最近,越来越多的研究者关注于金属纳米颗粒/碳材料复合物的制备方法及应用的探究上。传统的制备金属负载型碳材料的方法有共沉淀法、液体浸渍法、胶体沉积法等。本论文选择了一种蒸气氧化和原位自还原的相结合的方法,制备了负载Ag纳米颗粒催化剂的介孔碳材料。制得的材料中Ag纳米粒子分布高度均匀,颗粒较小。并且在进一步改进实验中通过软模板一步法制备掺磷介孔碳材料,有效地扩大了材料的孔径。再用蒸气氧化-原位自还原的方法对掺磷介孔碳材料进行了负载Ag纳米颗粒的实验,通过表征证明了大的孔径有利于Ag的负载。最后将负载Ag的两种功能化介孔材料制备成修饰电极,应用于溴苯的电羧化反应中,具体工作开展如下:(1)蒸气氧化-原位自还原法制备Ag负载的介孔碳材料及电化学应用。首先将蒸气氧化和原位自还原的方法相结合,制备了负载于有序介孔碳材料上的Ag纳米粒子催化剂,通过FT-IR、XRD等表征手段证明了这种负载方法的可行性。随后,制备了三种不同Ag含量的介孔碳复合材料,并通过BET、TEM等一系列实验手段对各种材料进行表征。最后将制备Ag负载的介孔碳复合材料应用于溴苯的电羧化反应中,考察了不同的电解电位和不同的Ag负载量对反应的影响。证明了这种复合材料拥有比纯银更优良的催化性能。当复合材料中Ag的含量为10%时,催化性能最好。(2)制备大孔径掺磷介孔碳材料及其在溴苯电羧化反应中的应用。论文第三章通过对前一章实验结果的思考,以增加介孔碳材料的孔径为出发点,利用一步法制备了掺磷大孔径介孔碳材料,并且使用蒸气氧化-原位自还原法负载Ag纳米颗粒,对材料进行各种表征,最后将其应用到溴苯的电羧化反应中。同时,还考察了掺磷量对介观结构的影响,进一步说明了磷元素对材料结构的影响。最后制备了三种不同Ag含量的磷掺杂大孔径无序介孔碳复合材料,并将它们应用于溴苯的电羧化反应中。
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【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.4;TQ245.24

【参考文献】