论文部分内容阅读
纳米金属粒子因其高的比表面积具有高的催化反应活性,被广泛应用于污水处理、光催化反应以及光电体系中。然而纳米金属粒子粒径越小,其稳定性越差,从而在一定程度上限制其应用。本文以球形聚电解质刷(Spherical Polyelectrolyte Brushes, SPB)为纳米金属载体,之后通过静电吸附作用层层自组装聚电解质,通过控制pH值、温度等反应条件制备出Au/Ag等粒径可控且分散性、稳定性良好的纳米金属粒子,并研究其在催化还原对硝基苯酚实验中的催化性能。本文首先基于阳离子球形聚电解质刷聚苯乙烯-聚(2-氨基乙基酯盐酸盐)(PS-PAEMH)制备纳米金(Au)粒子,以其为球形基板,将负载银(Ag)粒子的阴离子型聚-L-天冬氨酸(PAsp-Ag)和负载Au粒子的阳离子型聚烯丙基胺盐酸盐(PAH-Au)分别交替吸附在反离子球形基板表面,制备得到Au/Ag/Au的纳米金属粒子层层结构。采用Zeta电势、紫外可见分光光度计UV-Vis、透射电子显微镜TEM、电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-AES和动态光散色DLS等观测层层结构的微观结构以及各层所含纳米Au、 Ag的粒径、粒径分布及其含量。这种金属粒子的分布顺序并不是唯一的,本文还可以先基于阴离子型聚丙烯酸PAA-Ag制备纳米Ag粒子,然后将PAH-Au和PAsp-Ag交替吸附在带负电荷的球形聚电解质刷(SPB-Ag)上,制备得到Ag/Au/Ag的纳米金属粒子层层结构。最后,采用紫外分光光度计在线实时监测所制得的金属及复合粒子在对氨基苯酚的还原反应中的催化活性,比较了Au/Ag复合催化剂与单独的纳米Ag或纳米Au的催化性能。总结全文得到以下主要结论：(1)以球形聚电解质刷为球形基板,聚电解质PAH-Au和PAsp-Ag通过静电作用层层自组装吸附到反离子基板表面,成功制备得到金属粒子层层结构(Au/Ag/Au或Ag/Au/Ag)。(2)制备得的纳米金属粒子大小均匀,其中纳米Au的粒径为1.4±0.5 nm,纳米Ag的粒径约为3.0±0.9 nm,Au/Ag/Au纳米金属粒子层层结构中纳米Au和Ag的含量分别为50mg/g和33 mg/g。金属粒子层层结构搁置数月后,仍稳定存在且分散性良好。(3)比较纳米复合金属粒子与单独的纳米Ag或纳米Au在对硝基苯酚还原反应中催化活性,结果表明：Au/Ag复合催化剂在对硝基苯酚还原反应中活化能为41.2 KJ/mol,介于纳米Au(Ea=23.34 KJ/mol)和纳米Ag(Ea=59.5 KJ/mol)单独作为催化剂时的活化能之间。Au/Ag复合催化剂在催化反应中的催化反应速率常数K1为1.7×10-2S-1 m-2 L,介于纳米Au(K1=2.1×10-2S-1 m-2 L)和纳米Ag (K1=2.1×10-2S-1 m-2 L)之间。简言之,Au/Ag纳米复合金属粒子在催化还原反应中具有较高的催化性能。