核—壳型纳米结构的制备与催化性能研究

发布时间：2018-04-17 18:21

  本文选题：复合材料 + core-shell　； 参考：《浙江理工大学》2016年硕士论文

【摘要】：核-壳型纳米结构是指一类具有内核@外壳构型的纳米材料,广义上指的是一种纳米材料通过化学键或其他相互作用将另一种纳米材料包覆起来形成的有序组装结构,既包括经典的核-壳(core-shell)结构,也包括引入空隙部分的蛋黄-蛋壳(yolk-shell)结构。通过对核-壳纳米结构内核与外壳的功能化,可以产生单一材料无法获得的许多新性能,在催化、生物医学、电子、制药和光学等领域具有广阔的应用前景。因此,如何设计和制备出内核和外壳结构和功能可调控的核-壳型纳米材料,对于核-壳型纳米结构的性能改善具有很重要的意义。本论文成功地制备出具有core-shell结构的Ag@TiO2@Pt纳米复合材料和具有yolk-shell结构的MgO@NiTiO3纳米复合材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)等多种测试方法对该纳米材料进行了表征,研究了影响其结构与性能的主要因素,测试了纳米复合材料的催化性能。主要研究内容与成果如下:1.采用水热与光化学还原相结合的方法,制备了一种具有core-shell结构的Ag@TiO2@Pt纳米复合材料,产物的制备主要包括两个阶段,首先通过水热法制备出具有core-shell结构的Ag@TiO2纳米复合材料,TiO2纳米片外壳垂直“生长”在Ag纳米线内核的表面,使Ag@TiO2纳米复合材料具有较大的比表面积,为下一步Pt纳米粒子的原位负载提供了基础,通过调控Ag:Ti摩尔比和水热反应温度实现了Ag@TiO2纳米复合材料的可控制备。其次,采用光化学还原法,以core-shell Ag@TiO2纳米复合材料为前驱体,H2PtCl6为铂源,制备出Pt纳米粒子均匀分布在TiO2纳米片表面的Ag@TiO2@Pt纳米复合材料,通过改变铂源的浓度实现了Pt纳米粒子的尺寸以及分布的可控制备。对负载不同Pt纳米粒子粒径的Ag@TiO2@Pt纳米复合材料进行了催化对硝基苯酚(4-NP)氢化还原的实验,实验表明,当Pt纳米粒子的粒径为2.7 nm时,催化活性最高,反应进行12 min即可催化还原94%的4-NP,反应常数为0.348 min-1,同时对其进行了催化4-NP氢化还原的循环实验,证明了该材料具有良好的循环稳定性。2.采用溶剂反应与高温烧结相结合的方法,制备出具有yolk-shell结构的MgO@NiTiO3纳米复合材料,产物的制备过程包括四个阶段,首先制备出模板MgCO3纳米棒,其次在MgCO3纳米棒表面包覆一层NiCO3,生成MgCO3@NiCO3的复合结构,然后在MgCO3@NiCO3的复合结构的表面沉积一层无定形TiO2,生成了MgCO3@NiCO3@TiO2纳米复合结构,最后通过600 oC高温烧结实现MgO@NiTiO3纳米复合材料的制备。探讨了反应物浓度、反应时间、烧结温度对复合纳米材料的形貌和组成的影响,并且分析了影响其催化活性的因素。结果表明,改变钛源的加入量可以实现对外壳成分的调控,改变反应时间实现内核的可控制备。通过在可见光条件下对有机染料亚甲基蓝的催化降解实验,证明了yolkshell MgO@NiTiO3纳米复合材料高效的光催化活性,与此同时循环实验也表明了该材料具有较好的稳定性,在水处理方面具有良好的应用前景。
[Abstract]:An Ag @ TiO2 @ Pt nanocomposite with core - shell structure is prepared by the method of chemical bonding or other interaction . The results are as follows : 1 . The Ag @ TiO2 @ Pt nanocomposite with core - shell structure is prepared . The results are as follows : 1 . The Ag @ TiO2 @ Pt nanocomposite with core - shell structure is prepared .

【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB383.1

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本文编号：1764734