含银、铜纳米材料的制备、表征及性质研究

发布时间：2019-09-26 08:53

【摘要】：近年来,随着纳米技术的发展,纳米材料由于其独特的性能而受到了人们的广泛关注。其中含银、铜的无机纳米材料由于性能优良、价格相对低廉而被广泛应用于各个领域,如:催化/光催化降解染料废水及有机污染物,吸附去除污染废水溶液中染料或重金属离子,生化分析检测H2O2,葡萄糖,抗坏血酸等。采用简易的方法制备新型的含银、铜纳米材料及其复合物并应用于各个领域是当前的研究热点之一。本文首先采用一锅法制备了Ag Cl@Ag、Cu2O、Fe3O4@Cu@Cu2O和Fe3O4@Ag@Cu纳米材料。然后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)、能量色散X-射线光谱仪(EDS)、X-射线光电子能谱仪(XPS)等测试手段对所制备的纳米材料进行了表征。最后研究了所制备纳米材料的催化性能、吸附性能以及在废水处理和生化检测中的应用。本论文的具体研究工作主要包括如下以下几方面:1、在低温下,通过简单的一锅法成功制备了Ag Cl@Ag复合型纳米材料。通过光催化降解有机污染物甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(Rh B)及4-硝基苯酚(4-NP)溶液研究了Ag Cl@Ag纳米材料的光催化活性。研究发现,制备的Ag Cl@Ag不仅在可见光照射下,而且在太阳光照射下都显示了高的光催化活性和良好的光稳定性。光催化降解MO的动力学实验结果表明,羟基自由基(·OH)并不是主要的活性物种,而光催化过程产生的空穴(h+)和超氧阴离子自由基(·O2-)对有机污染物的降解起到了主要作用,并提出了可能的反应机理。2、通过一锅超声化学沉淀法制备了表面粗糙的多面体Cu2O纳米粒子(Cu2O NPs)。将其作为吸附剂,系统地研究了Cu2O NPs对水溶液中刚果红(CR)的吸附行为。平衡吸附和动力学研究表明,Cu2O NPs对CR的吸附过程分别符合Freundlich和准二级吸附模型。Cu2O NPs对CR显示了良好的吸附性能,最大吸附量为3904 mg g-1,是目前报道的最高值。热力学参数吉布斯自由能变、焓变和熵变结果说明上述吸附是一个自发的、吸热的化学吸附过程。根据上述实验结果,提出了Cu2O NPs与CR可能的相互作用模型。此外,Cu2O NPs吸附剂可以通过光催化进行再生并循环使用,且吸附能力没有明显损失。3、通过简单的一锅溶剂热法制备了Fe3O4@Cu@Cu2O纳米复合材料。研究发现Fe3O4@Cu@Cu2O纳米复合材料具有双功能催化活性,在H2O2存在条件下可以催化氧化过氧化物酶底物邻苯二胺(OPDA)和3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB),在硼氢化钠(Na BH4)存在条件下可以催化还原4-NP和Rh B。与天然辣根过氧化物酶相比,Fe3O4@Cu@Cu2O纳米复合材料成本低、容易制备、稳定性高、易于回收重复利用特点,作为过氧化物模拟酶在生物催化、生物检测、纳米生物医药和环保等方面具有潜在应用价值。4、通过简单的一锅溶剂热法制备了Fe3O4@Ag@Cu纳米复合材料。研究发现其具有类过氧化物酶催化活性,在H2O2存在条件下可以催化氧化过氧化物酶底物TMB产生蓝色产物。基于此,建立了一种高灵敏度、高选择性比色法,可用于检测溶液中的H2O2、葡萄糖、抗坏血酸和亚硫酸盐。
【学位授予单位】：西华师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1

【参考文献】