| 金属纳米材料的尺寸和形貌可控合成及其催化性能研究 | |
毕迎普
| |
| Subtype | 博士 |
| Thesis Advisor | 吕功烜 |
| 2008-12-23 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | OSSO国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 金属 纳米 尺寸 形貌 构效关系 Metal Nanocrystal Size Shape Structure-performance Relationship |
| Abstract | 本论文尝试通过设计出简单有效的溶液合成方法制备形貌、尺寸及结构可控的金属纳米材料，并以不同的催化反应作为探针，研究了金属纳米材料的尺寸及形貌对其催化活性及选择性的影响,获得了如下结果： 1 尺寸控制的纳米金属材料合成及其催化性能研究 利用硝基甲烷还原法在室温条件下制备了纳米Pt 粒径可控的负载型Pt/γ-Al2O3 催化剂, 并利用甲醇重整反应为反应探针考察了Pt 粒径与催化反应性能之间的关系, 发现催化反应的性能与负载贵金属颗粒粒径之间存在明显的相关性。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)等测试手段对催化剂进行表征, 发现Pt钠米颗粒的粒径大小不但影响甲醇重整反应的活性, 同时也影响反应的选择性, 即催化剂的催化性能与负载贵金属粒径之间存在明显的尺度效应。 2 水溶液中纳米金属形貌控制合成及其催化性能研究 改变多元醇的分子结构，在多元醇水溶液中合成了不同尺寸及形貌的Au纳米结构。例如，在丙三醇水溶液中制备的纳米Au为二维网状纳米线，当丙三醇去掉中间的羟基基团转变为1,3-丙二醇时，所得到的金纳米产物为小尺寸的均一的球形Au纳米颗粒。以1,2-丙二醇取代丙三醇时，所得到的金纳米产物为类网状Au纳米线，其尺寸明显高于丙三醇溶液中制备的Au纳米线。以上实验结果表明邻羟基基团有利于形成二维网状结构金纳米线(丙三醇具有2个邻羟基，1,2-丙二醇具有1个邻羟基)，而间羟基基团有利于形成球形金纳米颗粒(1,3-丙二醇具有1个间羟基)。以NaBH4室温产氢反应作为探针研究纳米金属形貌对催化反应影响，发现二维网状结构Au纳米线催化活性远远高于同尺寸球形Au颗粒；Au纳米线和纳米颗粒产氢速率分别为1350和 425 mLmin-1 g-1。我们通过改变醇的碳链长度和羟基数量制备了不同形貌纳米铜晶体，如Cu 纳米立方体 (丙三醇), Cu 纳米线(乙二醇) 和Cu 纳米球(甲醇)，并以HCHO室温产氢反应作为探针研究了纳米金属Cu形貌对催化性能影响。 3 多元醇还原合成形貌可控的纳米金属材料及其催化性能研究 调整多元醇分子结构，在多元醇还原体系中分别制备了Ag 纳米线、Ag纳米棒、Ag立方体、Ag球形纳米颗粒。以上制备的四种不同形貌Ag 纳米晶体以室温HCHO产氢反应作为探针研究了纳米金属Ag形貌对催化性能的影响。我们发现在同质量催化剂条件下，不同形貌Ag催化活性规律如下：Ag立方体﹥Ag纳米棒﹥Ag球形纳米颗粒﹥Ag 纳米线。我们进一步研究了以1,2-丙二醇和1,3-丁二醇为溶剂和还原剂合成Ag 纳米线和Ag立方体的生长机理，以及反应温度、PVP用量、保护剂种类、无机盐的用量和种类等因素对纳米金属形貌影响。我们利用此修饰的多元醇还原方法对纳米Au的形貌控制合成也进行了详细研究，并研究了纳米Au的形貌对HCHO产氢性能的影响。 4 中空纳米金属材料合成及其催化性能研究 室温下，在水溶液中以CTAB为保护剂，以Ag纳米线为还原剂和模板，通过置换反应合成了完美的五棱形Au纳米管，其具有均一的管壁和平滑的表面。对其生长过程进行了研究，发现Au纳米管的生长分为三个阶段：1)侧面气泡性腐蚀，Ag纳米线每一侧面腐蚀为三棱形沟状结构，2)Au纳米颗粒逐渐覆盖这些沟状结构，形成不规则的圆柱状Ag-Au合金纳米结构，3)Ag从这些合金纳米结构中被置换出来，形成完美五棱形Au纳米管结构。我们研究了在无CTAB保护作用和以PVP为保护剂条件下合成的Au纳米产物的形貌变化，发现只有类中空结构Au纳米产物形成，证明CTAB对于形成五棱形纳米管具有保护和结构引导作用。我们将制备的五棱形Au纳米管应用于催化HCHO室温产氢，发现五棱形Au纳米管比球形Au纳米颗粒具有更高的催化活性。我们利用同样方法研究了Pd和Pt中空纳米结构的合成，并对其催化性能分别进行了研究，发现Pd和Pt中空纳米金属材料催化活性都明显高于同种金属的球形纳米颗粒。 |
| Subject Area | 环境催化 |
| Funding Project | 环境催化与清洁能源研究组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1751 |
| Collection | 羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 毕迎普. 金属纳米材料的尺寸和形貌可控合成及其催化性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2008. |
| Files in This Item: | ||||||
| File Name/Size | DocType | Version | Access | License | ||
| 200943毕迎普.pdf（15221KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
Items in the repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Edit Comment