铂纳米材料的光化学可控合成及其催化应用研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haoge2919
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铂(Pt)金属纳米材料因其独特的物理、化学性质而具有高效的催化性能,可控合成Pt催化剂一直是科学研究的热点问题。本论文利用可见光作为光源,K2[PtCl4]作为Pt源,在不同的溶液体系中,研究了K2[PtCl4]水解、底物在载体表面的物理和化学吸附以及动力学控制合成Pt纳米催化剂机理。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)等多种表征手段对合成的催化剂的形貌及组成等进行了研究,并通过典型的对硝基苯酚(4-NP)还原及甲醇电催化氧化实验评估了催化剂的活性。主要工作包括以下几个方面:(1)在K2[PtCl4]水溶液中,测定了溶液在不同光照条件下酸碱度、紫外吸收光谱的变化,研究表明可见光可以促进[PtCl4]2-的水解从而影响其物种分布,且可见光的强度越大、波长越短,[PtCl4]2-中的Cl-越容易和溶液中的H2O、OH-发生配位取代反应,形成[PtCln(H2O)4-n]2-n(n≤3)、[Pt Cln(H2O)m(OH)4-n-m]m-2(n+m≤3)、[PtCln(OH)4-n]2-等Pt(II)络合物,在[PtCl4]2-水解过程中的脱氢、脱氯步骤是影响Pt纳米颗粒(Pt NPs)形貌形成的关键,因此可见光照射是实现K2[PtCl4]水解速率动力学控制的有效途径。(2)在未添加表面活性剂及还原剂的水溶液中,以多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,通过可见光温和地调控反应速率,研究了K2[Pt Cl4]水解产物在MWCNTs上的负载过程。研究表明水解产物首先负载在MWCNTs表面,然后形成了平均粒径约2.04 nm的PtOx(x≤2)、Pt(OH)x(x≤4)纳米颗粒,再经过甲醇原位还原,得到了平均粒径约为2.09 nm的PtNPs,还原前后其形貌和分散度基本没有发生变化,这说明在可见光的调控作用下,PtNPs的形成可以通过负载和还原两个过程完成。(3)在可见光照射下的环糊精(CD)溶液体系中,研究了Pt NPs合成反应中不同结构的α、β、γ-CD稳定剂的作用。在该体系中,CD特殊的空腔结构可以阻止Pt NPs的聚集,其较为温和的还原性有利于Pt NPs生长成核速率的控制,合成得到了高度分散、平均粒径约1.6 nm的Pt-β-CD催化剂。在该催化剂作用下,4-NP还原反应的活化能(Ea)较低,为12.44 kJ/mol。(4)在可见光照射下的聚乙二醇(PEG)溶液体系中,当pH=10,VPEG:VH2O=1:9时,在MWCNTs表面负载了平均粒径约1.29 nm的Pt NPs。该项研究证明,K2[Pt Cl4]光照下水解产生的Pt(II)络合物与溶液中的PEG结合,形成大量成核位点,然后被原位还原,从而形成分散度高、粒径均一的纳米粒子,该催化剂在4-NP的还原反应中的反应速率常数(k)为0.6244 min-1。(5)在可见光照射下的乙二醇(EG)溶液体系中,以EG作为还原剂及溶剂,pH=7条件下获得了平均粒径约2.5 nm的Pt NPs。研究表明,负载于MWCNTs表面的Pt NPs具有良好的结晶度,在4-NP还原反应中该催化剂呈现出了较高的催化活性以及良好的稳定性。
其他文献
巴西橡胶树是天然橡胶的主要来源,天然橡胶是我国重要的战略物资。长期以来,我国天然橡胶依赖进口量超过80%,已成为影响橡胶工业可持续健康发展的瓶颈。建立高效、稳定的橡胶
方向元件作为重要的继电保护元件,在输电线路的方向纵联保护和距离保护中得到了广泛应用。故障情况下,方向元件能够保证区内故障可靠动作、区外故障保护可靠闭锁。然而在输电
插电式混合动力汽车因其能耗低、排放小等特点成为了近年来研究的热点。回流动力传动系统则是一种新型的动力耦合传动装置,该结构具有传动效率高、全程无级调速、速比范围大
近年来,太阳能采暖被认为是降低采暖能耗有效且环保的方法之一。其中,利用太阳能加热空气来提高室内空气温度的方式因其系统结构简单、成本低而受到较广泛重视。以昆明为代表
钢纤维具有弹性模量高、强度高、延性好等优点,在UHPC中掺加钢纤维是提高其韧性的有效方法。但钢纤维—基体界面粘结强度较小,不足以充分发挥钢纤维的增强增韧效能。为此,本
石墨烯基纳米碳材料作为一种新型纳米掺合料,具有极高的强度、导热性、耐久性等优异性能,目前已经广泛应用于化学、能源、材料等众多领域。建筑结构和材料的自监测是实现智能
近年来我国高速铁路的快速发展在一定程度上推动了中国经济水平的迅速增长。高速铁路在满足更高速度等级要求的同时,轮轨间的冲击和振动将会增强,噪声水平随之迅速上升,高速
涡旋压缩机是一种容积式压缩机,与往复式及滚动转子式压缩机相比具有体积小、效率高、噪声低、可靠性高和寿命长等优点,在中小容量的压缩机中具有很大的性能优势,是高性能压
离心通风机在农林业、能源的回收与利用、化工制造行业、金属冶炼、环境工艺等重要行业得到了广泛应用。目前,对于离心通风机的研究多数注重其在额定工况下的性能,而通风机在
火焰矫正是在钢材整理和钢结构变形矫正工作中广泛应用的一种热加工工艺,由于其设备简单,容易操作,效果好,受到广大一线技术人员和工人的欢迎。但有关火焰矫正的热塑性机理,