多金属氧酸盐纳米材料的催化研究

发布时间：2020-02-15 19:11

【摘要】：金纳米粒子是贵金属纳米材料领域中研究得最早也是目前研究得最深入的体系之一，发展至今已有近200年的历史。金纳米材料不仅有独特的光、电性质及生物相容性，还能够在一定条件下可控其尺寸及形貌，使得金纳米材料在催化、光、电、生物学、传感器、医学等领域具有潜在的应用，因而成为纳米材料研究领域中备受关注的热点。多金属氧酸盐（简称多酸）由于具有多样的尺寸、可调节的多功能结构、丰富的组成及可逆的氧化还原等特性，使得多酸在催化和材料方面有着潜在的应用价值。一方面，利用多酸可逆的氧化还原特性，在室温水溶液条件下，通过“绿色化学”过程制备贵金属纳米粒子。在此过程中多酸既作为还原剂又作为贵金属纳米粒子的稳定剂，而且通过选择不同的多酸可以制备不同尺寸和形貌的纳米粒子，这对于贵金属纳米粒子的合成是一个很大程度的进步。另一方面，利用多酸的有机反应催化特性，实现长链烷烃绿色氧化催化研究。就目前的研究进展来看，烷烃的催化氧化还存在成本高，催化转化率低，环境污染严重等问题。因此开发出绿色催化氧化烷烃的方法来代替传统催化方法对科研工作者来说是一项挑战和机遇。对此开展了以下三个部分的工作： 1.成功设计了在水中室温下一步反应来制备金纳米粒子的绿色方法。首先，选择了一种自身具有还原价态MoV的多金属氧酸盐MoS(LiNa[MoV4O8(OH)2(H2O)2(C4O4)2]2H2O)作为还原剂和稳定剂来制备金纳米粒子。用这种多酸合成的金纳米粒子表面能吸附一层MoS，使得金纳米粒子表面因带负电而亲水，同时还通过控制MoS及MoS的杂多蓝物种分别合成了球形和线性金纳米粒子。然后，，通过层层自组装方法（LBL）将球形金纳米粒子与氧化石墨烯组装成薄膜，并用紫外监测多层膜增长的均匀性。最后，证明了制备的金纳米粒子复合薄膜具有很好的催化活性。 2.选择了一种自身不具有还原价态的Preyssler型杂多钨酸簇P5W30(K12.5Na1.5[NaP5W30O110]15+2O)作为还原剂和稳定剂来制备金纳米粒子。首先在水中室温下通过电还原制备还原态的P5W30，进一步与氯金酸的自发氧化还原反应制备了P5W30稳定的金纳米粒子Au@P5W30。然后，通过层层自组装的方法将金纳米粒子与GO组装成多层膜，并考察了金纳米粒子在过氧化氢还原方面的电催化活性。最终得出，GO与金纳米粒子产生协同催化作用，并且Au@P5W30与GO修饰的电极对过氧化氢的催化活性要高于多酸P5W30与GO修饰的电极。 3.选用了贵金属钌多酸簇SiW10Ru2(Rb8K2[{Ru4O4(OH)2(H2O)4}(SiW10O36)2])作为有机反应催化剂。首先，将其负载在SBA-15上，制备出固相催化剂SBA-15-Apts-SiW10Ru2。然后，通过研究反应温度，反应时间，催化剂用量及固相催化剂的重复利用性等因素，系统考察了此多酸簇作为十四烷烃绿色氧化催化剂的研究。结果表明，此固相催化剂具有很高的催化活性，底物十四烷的催化转化率达到近40%。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O643.36

【共引文献】