新型铜基纳米复合碳材料的制备及其催化性能研究

发布时间：2021-11-27 23:47

　　迈入新世纪以来,在人类社会与经济发展高速发展的同时,地球上储备有限的化石能源却被过度开发与使用。工业生产中离不开催化剂的使用,研发和利用新型催化剂是缓解能源危机的有效手段。作为地球上储备最丰富、绿色环保的铜基催化剂,由于本身独特的性能使其在众多能源应用领域表现出色,例如作为有机反应催化剂、电催化剂和光催化剂,因此铜基纳米催化剂的设计和研发具有重大意义。本论文通过多种制备方法,将铜基纳米材料与新型碳材料相结合,成功制备出一系列铜基纳米复合材料,并通过多种表征手段对纳米复合材料的形貌和结构进行研究分析。最后,分别研究了铜基复合纳米材料在催化降解硝基苯酚和电催化葡萄糖性能。主要内容如下:1.选择硝酸铜、醋酸铜作为不同的铜源,以氧化石墨烯（GO）为负载材料,通过烧结法制备得到Cu@GO（硝酸铜）、Cu@GO*（醋酸铜）。根据置换反应方程式,通过调节氯金酸使用量控制纳米复合材料中Cu、Au两种元素比例,成功制备得到一系列铜基二元体系纳米复合材料Cu-Au@GO（硝酸铜）、Cu-Au@GO*（醋酸铜）。在降解硝基苯酚模型实验中,以硝酸铜为铜盐前驱体制备而成的Cu-Au@GO（2:1）的催化活性(k... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

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铜基纳米材料常见制备方法

新型铜基纳米复合碳材料的制备及其催化性能研究2些差异之处。例如使用湿化学还原、电催化还原或光催化还原，或者通过其他物理手段还原，例如沉积法、溅射法[4]。为了方便我们辨识不同合成技术的优缺点，所有铜基纳米材料合成应当归为以上三个讨论范畴。图1.1铜基纳米材料常见制备方法Fig1.1MajorsyntheticapproachesforthepreparationofCu-basednanomaterials1.2.1铜纳米材料制备方法研究图1.2合成铜纳米平均粒径和TEM表征结果Fig1.2TheaverageofthesynthesizedcoppernanoparticlessizeandtheirTEMimages.纳米材料不同的制备过程能够显著影响其性能。最常见的是化学合成方法，以不同种类的铜盐作为前驱体，如：硫酸铜（CuSO4）、醋酸铜（Cu(Ac)2）和硝酸铜（Cu(NO3)2）等，以不同种类化合物作为还原剂，如：硼氢化钠（NaBH4）、

江苏大学硕士学位论文3水合肼（N2H2）和抗坏血酸等或是还原性气体氢气（H2）等，在特定溶剂体系中制备出不同大小的铜纳米材料。此外，还使用不同种类的封端剂来控制铜纳米粒子的生长和形貌。Wu[5]等人以CuCl2·2H2O作为铜源，在80℃油浴中以抗坏血酸作为还原剂，成功制备出的铜纳米粒子粒径在3nm以下。Pan[6]等人选择有机混合溶剂油酸与油胺，同样以CuCl2作为铜源，使铜盐前驱体与葡萄糖溶液混合均匀。在家用电压力锅当中，成功制备出大量分散均匀、形貌良好的铜纳米线。BenjaminJ.Wiley[7]等人也同样用化学法合成了铜纳米线，但是选择了Cu(NO3)2作为铜源。图1.3铜纳米线的微观形貌Figure3.SEMimagesofcoppernanowires.除了上/述借助还原剂制备出铜纳米粒子外，通过微波化学和电化学等手段同样可以得到铜纳米粒子。S.A.Shivashankar[8]等人借助微波辅助加热手段，以乙酰丙酮为铜源，在苯甲醇溶剂中成功制备出150nm尺寸大小的铜纳米粒子。1.2.2铜基纳米材料合成方法研究铜出色的物理性质使其作为实用度较广泛的单金属。但与一元铜纳米材料相比，铜基复合纳米材料拥有更多优势[9]。一方面能够达到减少贵金属使用量的目的，只有表层原子参与催化反应，有效解决纳米铜易氧化、不稳定的问题；另一方面能够充分发挥多元材料的复合性能，根据表层复合材料的不同选择，甚至能表现出新性能并扩大其应用领域[10]。复合材料最常见制备方法是晶体生长方法，即选择合适的金属作为核心，以此为晶种在其之上加入二元金属，合成的纳米材料为特殊的核壳结构[11,12]。通过

【参考文献】：
期刊论文
[1]铜基复合材料的研究新进展[J]. 韩昌松,郭铁明,南雪丽,惠枝,张定仓.  材料导报. 2012(19)



本文编号：3523275