金属纳米颗粒固载滤纸复合材料的制备、表征以及催化应用

发布时间：2017-07-16 16:13

  本文关键词：金属纳米颗粒固载滤纸复合材料的制备、表征以及催化应用

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【摘要】：金属纳米颗粒由于具有一些优良的物理化学性质从而引起了人们广泛的研究兴趣,但是金属纳米颗粒在水溶液中易团聚和难以重复使用,这就需要一个载体以提高颗粒的稳定性和重复使用性能。在寻找合适载体的过程中,本论文发现普通常见、价格低廉、机械性能好、便于表面修饰的滤纸是一种理想的载体。本文利用聚乙烯亚胺来包裹金、钯、银纳米颗粒,并分别将这三种纳米金属颗粒成功地固载在滤纸上,接着通过SEM、TEM、EDS、TGA、UV-vis和ICP-OES等测试方法对制备出的复合材料进行表征,并且对催化和重复使用性能进行测试。本论文主要包括以下三方面的研究工作:一、制备、表征金纳米颗粒固载滤纸,并研究其催化和重复使用性能。首先以聚乙烯亚胺(PEI)作为稳定剂制备出聚乙烯亚胺包裹的金纳米颗粒(Au PENPs),然后通过PEI和滤纸之间的静电作用将其固载在滤纸上。从TEM图片可以看出固载后的Au PENPs呈现椭圆状,均匀分布在滤纸纤维的表面,且直径为3.5±0.9 nm、固载率为1.4%。实验的结果表明Au PENPs固载滤纸对4-硝基苯酚(4-NP)的还原反应具有良好的催化和重复使用性能。二、制备、表征纳米钯固载滤纸,并研究其催化和重复利用性能。首先通过自组装方法先后将PEI和PdCl42-固载在滤纸上,然后通过载滤纸催化4-NP和六价铬(Cr(VI))的还原反应来评估复合材料的催化和重复使用性能。实验结果显示纳米钯固载滤纸具有良好的催化和重复使用性能。三、制备、表征银纳米颗粒固载滤纸,并研究其催化和重复使用性能。首先以PEI作为稳定剂制备出聚乙烯亚胺包裹的银纳米颗粒(Ag PENPs)。从Ag PENPs的TEM图片,可以看出制备的纳米颗粒为椭圆状、分布均匀、无团聚。经过统计计算,Ag PENPs的直径为4.6±1.3 nm。将滤纸浸泡在制备Ag PENPs溶液中,得到固载率为6.6%的Ag PENPs固载滤纸。研究表明Ag PENPs固载滤纸对4-NP的还原反应具有良好的催化性能,同时Ag PENPs固载后也具有良好的重复使用性能。金属纳米颗粒固载滤纸具有制备工艺简单、成本低、催化和重复使用性能好等优点,同时这种制备复合材料的方法也可以运用到其它纳米金属,因此金属纳米颗粒固载滤纸在催化、传感和生物医学等领域具有很强的应用潜力。
【关键词】：金属纳米颗粒 滤纸 催化 自组装
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB33
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-26
• 1.1 前言13
• 1.2 金属纳米颗粒材料的研究13-19
• 1.2.1 金属纳米颗粒的材料性质13-14
• 1.2.2 金属纳米颗粒的制备方法14-16
• 1.2.3 金属纳米颗粒的的表征方法16-18
• 1.2.4 金属纳米颗粒的应用研究18-19
• 1.3 聚乙烯亚胺简介19-20
• 1.3.1 聚乙烯亚胺的基本特性19-20
• 1.3.2 聚乙烯亚胺的应用20
• 1.4 滤纸简介20-21
• 1.4.1 滤纸的基本特性20-21
• 1.4.2 滤纸的应用21
• 1.5 金属纳米颗粒固载滤纸复合材料的研究进展21-23
• 1.5.1 金纳米颗粒固载滤纸复合材料21-22
• 1.5.2 钯纳米颗粒固载滤纸复合材料22
• 1.5.3 银纳米颗粒固载滤纸复合材料22-23
• 1.6 本课题的研究目标、内容及创新之处23-26
• 1.6.1 研究目标23
• 1.6.2 研究内容23-24
• 1.6.3 本文的创新性24-26
• 第二章 Au PENPs固载滤纸复合材料的制备、表征及其在催化领域的应用26-36
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-28
• 2.2.1 实验材料27
• 2.2.2 Au PENPs固载滤纸的制备方法27-28
• 2.3 材料的测试和表征28-29
• 2.3.1 材料的表征仪器和方法28-29
• 2.3.2 Au PENPs固载滤纸催化性能的测试方法29
• 2.4 结果与讨论29-35
• 2.4.1 Au PENPs的表征结果29
• 2.4.2 Au PENPs固载滤纸的表征结果29-33
• 2.4.3 Au PENPs固载滤纸催化性能的测试结果33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 纳米钯固载滤纸复合材料的制备、表征及其在催化领域的应用36-46
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 实验材料37
• 3.2.2 纳米钯固载滤纸的制备方法37-38
• 3.3 材料的测试和表征38
• 3.3.1 材料表征的仪器和方法38
• 3.3.2 纳米钯固载滤纸催化性能的测试方法38
• 3.4 结果与讨论38-44
• 3.4.1 纳米钯固载滤纸表征的结果38-41
• 3.4.2 纳米钯固载滤纸催化实验的结果41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 Ag PENPs固载滤纸复合材料的制备、表征及其在催化领域的应用46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 实验部分46-47
• 4.2.1 实验材料46-47
• 4.2.2 Ag PENPs固载滤纸的制备方法47
• 4.3 材料的测试和表征47-48
• 4.3.1 材料表征的仪器和方法47-48
• 4.3.2 Ag PENPs固载滤纸催化性能的测试方法48
• 4.4 结果与讨论48-53
• 4.4.1 Ag PENPs的表征结果48
• 4.4.2 Ag PENPs固载滤纸的表征结果48-52
• 4.4.3 Ag PENPs固载滤纸催化性能的测试结果52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 结论与展望55-58
• 5.1 研究结论55-56
• 5.2 课题展望56-58
• 参考文献58-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文和专利64-65
• 致谢65

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本文编号：549482