磁性—贵金属纳米复合材料的制备及其催化应用研究

发布时间：2017-11-27 12:17

  本文关键词：磁性—贵金属纳米复合材料的制备及其催化应用研究

  更多相关文章： 纳米复合材料 Fe_3O_4纳米粒子 Fe_3O_4@PANI@Au 催化 有机污染物

【摘要】：随着纳米科技的不断研究和发展,纳米复合材料得到了越来越多的重视。其中,基于贵金属纳米粒子的催化活性而构造的Fe_3O_4-Au纳米复合材料,在低温CO氧化、醇催化、催化加氢等各类催化反应中成为了强有力的工具。这种纳米复合催化剂结合了Fe_3O_4在外加磁场下的高效分离特性和金纳米粒子的高催化活性,不仅解决了贵金属纳米粒子分离回收难的问题,同时有效地防止了贵金属纳米粒子的团聚,保证其良好的催化活性和使用寿命。尤其是核壳结构的磁性纳米复合粒子提供了一种更为理想的金纳米粒子载体结构。其壳层不仅能够有效地防止Fe_3O_4的团聚和氧化,还提供了可供修饰的空间,有利于金纳米粒子的固载。本文在此背景下,围绕磁性-贵金属纳米复合材料的制备、表征及在催化有机污染物等方面开展了一系列的工作,其主要内容如下:一、采用溶剂热法来制备纳米四氧化三铁粒子,探究不同体系下,表面活性剂对纳米四氧化三铁合成的影响。优选出了乙二胺为表面活性剂和柠檬酸钠为表面活性剂合成的Fe_3O_4纳米颗粒来进一步的包覆聚苯胺(PANI)。二、分别就Fe_3O_4颗粒、温度、溶剂对制备Fe_3O_4@PANI的影响进行了探究。其结果显示,乙二胺体系的Fe_3O_4@PANI团聚严重,而柠檬酸钠体系的Fe_3O_4@PANI不仅分散性很好,而且壳层均一,无疑是催化剂载体的更好选择。同时,在冰水浴条件下且采用水做溶剂有助于形成均一的壳层,而室温下或乙醇/水混合溶剂均形成了较多的棉絮状苯胺低聚物而不利于包覆均一的PANI壳层。三、采用不同方法制备了Fe_3O_4@PANI@Au磁性纳米复合材料,对比评估了不同方法对复合材料结构的影响。其结果显示,应用一锅法和原位还原法制备的材料均不适合做催化剂。为此,本文运用静电自组装和种子生长法设计并有序构建了具有稳定核-壳-壳三层结构的Fe_3O_4@PANI@Au磁性纳米复合材料并将其应用于对硝基苯酚和甲基橙、刚果红、亚甲基蓝、罗丹明B四种有机染料的催化降解。催化结果表明,该催化剂能快速高效的催化降解这五种有机污染物,其在普适性、重复利用率、稳定性等方面均展现出优异的性能。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;O643.36

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本文编号：1231812