中空贵金属纳米结构的制备及其催化性能研究
发布时间：2020-03-31 18:20
【摘要】：中空结构和小尺寸组成单元有利于提高贵金属纳米结构利用率和催化性能的有效方法。中空多孔贵金属纳米结构的结构特征包括大的比表面积、内部联结的结构、多孔结构、丰富的原子缺陷、传质速率快和较弱的Ostwald熟化,因此,中空多孔贵金属纳米结构在多相催化中有着广泛的应用。与常规纳米材料相比,中空多孔贵金属纳米结构的催化性能、耐久性和结构稳定性均有显著的提高。目前,制备中空贵金属材料的方法主要有硬模板合成、软模板合成和自模板合成法。在这三种方法中,硬模板方法由于硬模板材料的多样性和广泛性应用最广泛。有鉴于此,我们以硬模板法为基础,结合伽伐尼还原、模板自溶出等技术,高效制备了中空钯铜合金纳米球、中空铂银合金纳米气球束、中空铂铑铜合金纳米立方体这三种贵金属材料,并对其催化应用进行了探究。主要研究如下:1.中空多孔钯铜合金纳米球(PdCu HPANSs)催化重铬酸钾还原。我们采用简单温和的化学还原法,在聚乙烯亚胺(PEI)存在的条件下,成功合成中空多孔PdCu HPANSs。合成过程中,PEI在氧化亚铜(Cu20)模板的形成和随后Cu2O模板在温和条件下的移除过程中起着关键的作用。当进行CrVI还原的实验时,合成的PdCu HPANSs与商业化Pd黑相比有着显著提高的催化性能。PdCu HPANSs高的催化活性起源于其对甲酸高效的催化产氢性能。连续5次的催化测试显示,PdCu HPANSs有着良好的催化稳定性。实验结果表明,PdCu HPANSs在水污染治理、化学产氢等领域均有潜在的应用前景。2.中空铂银合金纳米气球束(PtAg ANBNSs)电催化甲酸盐氧化。我们使用氯亚铂酸钾作为原料,三维银纳米花作为模板,通过伽伐尼还原法,成功制备了中空PtAg ANBNSs。基于几何效应和电子效应的共同作用,相比于商业化Pt黑,PtAg ANBNSs对甲酸盐氧化反应显示19.3倍的电催化活性增强。优先的脱氢反应途径,少的一氧化碳中间体的生成和独特的三维分枝结构,导致ANBNSs拥有更好的电催化稳定性。电化学实验结果显示,PtAgANBNSs可替代商业化Pt纳米粒子,应用于碱性甲酸盐电氧化。3.中空铂铑铜合金纳米立方体(PtRhCu CNBs)电催化乙醇氧化。我们使用氯亚铂酸钾、氯化铑作为原料,氧化亚铜为硬模板,通过伽伐尼还原法,成功制备了中空PtRhCu CNBs。此方法可通过简单的控制铂和铑的原料比和贵金属总量来调控三元合金CNBs的成分和壳层厚度。重要地,此方法也适用于其它中空三元金属纳米立方的制备。基于几何效应与合金效应,组分优化的PtRhCu CNBs在乙醇电催化氧化的应用中展现了超高的催化活性和稳定性。
【图文】：
维度纳米材料，（Ａ）零维量子点［３］；邋（Ｂ）—维纳米线［４］；邋（Ｃ）二维纳米片［５］米二十面体％逡逑ｅｒｅｎｔ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ，邋（Ａ）邋ｚｅｒｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｑｕａｎｔｕｍ邋ｄｏｔｓ［３］，邋（Ｂ）邋ｏｎｅｌｉｎｅ［４］，邋（Ｃ）邋ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｔ５］，邋ａｎｄ邋（Ｄ）邋ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｉｃｏｓａｈ属纳米材料的特性逡逑属被合成或加工到纳米尺度时，其在光学、热学、力学、理性质也相应发生很大的变化。同时，也会产生一些新奇量子尺寸效应、特殊界面效应和宏观量子隧道效应等。逡逑效应逡逑纳米材料为例，随着颗粒尺寸变小，其比表面积（表面积与大，即表面原子所占的比例显著增加。超小纳米晶体与宏小于１０邋ｎｍ时，在电子显微镜的电子束照射下，表面原子状态，该纳米颗粒的表面具有很高的活性，甚至某些金属氧化而燃烧。利用该表面活性，金属纳米粒子有望成为新
ｍｍｍ：逡逑＾邋ｄｉ＇＾２逡逑图１－２不同维度纳米材料，（Ａ）零维量子点［３］；邋（Ｂ）—维纳米线［４］；邋（Ｃ）二维纳米片［５］；邋（Ｄ）三维纳逡逑米二十面体％逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ，邋（Ａ）邋ｚｅｒｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｑｕａｎｔｕｍ邋ｄｏｔｓ［３］，邋（Ｂ）邋ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ逡逑ｗｉｅｎｅｒ邋ｌｉｎｅ［４］，邋（Ｃ）邋ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｔ５］，邋ａｎｄ邋（Ｄ）邋ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｉｃｏｓａｈｅｄｒｏｎｔ６ｌ逡逑１．１．２贵金属纳米材料的特性逡逑当贵金属被合成或加工到纳米尺度时，，其在光学、热学、力学、磁学和电学逡逑等方面的物理性质也相应发生很大的变化。同时，也会产生一些新奇的效应，如逡逑表面效应、量子尺寸效应、特殊界面效应和宏观量子隧道效应等。逡逑（１）
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TB383.1
本文编号：2609412
【图文】：
维度纳米材料，（Ａ）零维量子点［３］；邋（Ｂ）—维纳米线［４］；邋（Ｃ）二维纳米片［５］米二十面体％逡逑ｅｒｅｎｔ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ，邋（Ａ）邋ｚｅｒｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｑｕａｎｔｕｍ邋ｄｏｔｓ［３］，邋（Ｂ）邋ｏｎｅｌｉｎｅ［４］，邋（Ｃ）邋ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｔ５］，邋ａｎｄ邋（Ｄ）邋ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｉｃｏｓａｈ属纳米材料的特性逡逑属被合成或加工到纳米尺度时，其在光学、热学、力学、理性质也相应发生很大的变化。同时，也会产生一些新奇量子尺寸效应、特殊界面效应和宏观量子隧道效应等。逡逑效应逡逑纳米材料为例，随着颗粒尺寸变小，其比表面积（表面积与大，即表面原子所占的比例显著增加。超小纳米晶体与宏小于１０邋ｎｍ时，在电子显微镜的电子束照射下，表面原子状态，该纳米颗粒的表面具有很高的活性，甚至某些金属氧化而燃烧。利用该表面活性，金属纳米粒子有望成为新
ｍｍｍ：逡逑＾邋ｄｉ＇＾２逡逑图１－２不同维度纳米材料，（Ａ）零维量子点［３］；邋（Ｂ）—维纳米线［４］；邋（Ｃ）二维纳米片［５］；邋（Ｄ）三维纳逡逑米二十面体％逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ，邋（Ａ）邋ｚｅｒｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｑｕａｎｔｕｍ邋ｄｏｔｓ［３］，邋（Ｂ）邋ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ逡逑ｗｉｅｎｅｒ邋ｌｉｎｅ［４］，邋（Ｃ）邋ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｔ５］，邋ａｎｄ邋（Ｄ）邋ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｉｃｏｓａｈｅｄｒｏｎｔ６ｌ逡逑１．１．２贵金属纳米材料的特性逡逑当贵金属被合成或加工到纳米尺度时，，其在光学、热学、力学、磁学和电学逡逑等方面的物理性质也相应发生很大的变化。同时，也会产生一些新奇的效应，如逡逑表面效应、量子尺寸效应、特殊界面效应和宏观量子隧道效应等。逡逑（１）
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TB383.1
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 ;Advanced functional nanomaterials with microemulsion phase[J];Science China(Technological Sciences);2012年02期
本文编号：2609412
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