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本文以Pd、Pt、Rh和Ru四种金属盐为原料,合成了一系列聚酰胺胺(PAMAM)树形聚合物负载的双金属纳米粒子催化剂,并对其粒子粒径大小及分布、粒子形态、催化性能等进行了表征测试。
首先,采用发散法(Micheal加成和酰胺化反应)合成了5.0G PAMAM树形聚合物(G5-NH2)。然后,以2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)阳离子试剂为端基改性剂对G5-NH2端基进行修饰改性,得到DMC-PAMAM5.0G(G5-Q)树形聚合物。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1HNMR)对产物进行结构表征。结果证实了G5-NH2和G5-Q的特征结构的存在。
接着,以RhCl3,RuCl3,K2PdCl4和K2PtCl4四种贵金属盐为原料,G5-NH2和G5-Q为载体,制备了一系列树形聚合物负载的双金属纳米粒子。紫外可见光谱(UV-vis)分析了各种纳米粒子的形成过程,结果表明:紫外可见光谱的特征吸收峰随着金属的种类、比例、化合价态、络合时间和还原时间等的变化而变化。然后用(高分辨率)电子显微镜(HRTEM)表征了纳米粒子的表面形貌和粒径的分布,电镜照片说明双金属纳米粒子基本上分布较均匀,粒径较小。这说明PAMAM树形聚合物不仅是金属离子相互作用的纳米反应器,还有效地阻碍了金属粒子的聚集。
最后,将树形聚合物负载的双金属纳米粒子作为催化剂应用于丙烯醇、偶氮苯以及硝基苯的加氢反应,并测定了三种有机化合物的耗氢量,以此来评价催化剂的催化活性强弱。实验结果表明:相对于单金属的G5-NH2(Pd)而言,G5-NH2(Rh70Ru30)和G5-NH2(Rh50Pd50)纳米粒子用于催化氢化反应时,表现了较强的催化活性,这归因于双金属纳米粒子的协同电子效应。红外光谱表明:G5-NH2(Pd70Pt30)与G5-NH2(Pd50Rh50)分别在偶氮苯和硝基苯的催化氢化反应中显示了良好的选择性。