室温水溶液中离子液体调控合成贵金属微纳材料

来源 :河南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:naizhi1006
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
贵金属纳米材料由于其独特的物理和化学特性而受到广泛的关注。不同于块状金属,纳米材料由于较小的尺寸,大的比表面积和大量的表面原子、缺陷和台阶,使其在诸多领域显示出优异的性能。纳米材料的性能也与其组成、结构和形貌等具有密切的关系。由于双金属之间存在集团效应、电子效应和几何效应等,使其在催化、电催化、表面增强拉曼散射(SERS)、光热理疗和生物传感等领域表现出显著优于单金属的性能。然而,纳米材料较小的尺寸使其具有较大的表面能,使用过程中易发生团聚而失活。这样,构筑具有纳米尺寸单元的分级结构显得非常重要,它们在应用过程中不仅能够保持其形貌和活性,而且能够方便的回收利用。鉴于离子液体具有结构和性能可调的特点,本课题首先选择或设计合成了几种离子液体。在水溶液中,室温条件下,离子液体调控作用下,合成了多孔蠕虫状Au和具有不同形貌的Au Pd、Au Pt双金属微纳材料,并对其SERS和催化性能进行了研究。(1)首先合成了离子液体四丙基铵甘氨酸([N3333][Gly])。然后在水溶液中,室温条件下,在[N3333][Gly]调控作用下,合成了多孔蠕虫状Au微纳材料。该Au纳米蠕虫由6-12 nm的Au纳米颗粒组成,长约0.3-0.6μm,宽约0.1-0.15μm。BET测试表明,Au纳米蠕虫比表面积高达71.16 m2·g-1,明显高于大多数文献报道值。其主要以2.4 nm的介孔为主。结果表明,[N3333][Gly]对Au纳米蠕虫状结构的形成起到了至关重要的作用。以罗丹明6G为探针分子,Au纳米蠕虫具有较强的SERS响应信号(检测限<10-13)和极高的重现性(平均标准偏差<2%)。而且,以对氨基苯硫酚和吡啶为探针分子,Au纳米蠕虫也具有较强的SERS信号。同时,在催化还原对硝基苯酚和对硝基苯胺反应中,Au纳米蠕虫也具有较高的催化活性,反应在100 s和150 s即可完成。(2)在离子液体氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑([HEmim]Cl)辅助下,室温水溶液中一锅制备出不同金属比例的海绵状Au Pd合金微纳材料。不同组分的海绵状Au Pd微纳材料均由粒径约为30-40 nm的纳米颗粒聚集熔接而成,颗粒大小均一。海绵状结构蓬松多孔,Au3Pd1、Au1Pd1和Au1Pd3均具有较大的比表面积,分别为51.544 m2·g-1、45.142 m2·g-1和47.533 m2·g-1,同时还存在大量的介孔。离子液体对Au Pd纳米海绵状结构的形成起到了关键作用。在对硝基苯酚还原反应中,不同摩尔比的Au Pd纳米海绵均表现出比商用Pd/C更优异的催化性能。其中Au1Pd3纳米海绵具有最高的催化活性,反应在98 s内即可完成,反应速率常数为0.0143 s-1,是商用Pd/C的2.3倍。这种方法也可以制备其它的双金属(如Pd Cu、Pt Cu等)和多金属纳米海绵。(3)首先合成了聚离子液体聚溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑(Poly(Vi Et Im)Br,简写为PVEIB)。在水溶液中,室温条件下,采用PVEIB调控合成了具有多级结构的雪花状Au Pd微纳材料。Au Pd纳米雪花一级结构为雪花状结构,直径约1.4μm;二级结构为2D片状枝杈结构,长度约0.6-0.9μm;三级结构为2D片状结构的侧分枝结构;四级结构为组成三级结构的小球形纳米颗粒。由高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)观察可知该结构中Au主要分布在枝干部分,Pd元素主要分布在片状结构部分。BET测试其比表面积为31.943m2·g-1,主要以2.6 nm的介孔结构为主。结果表明,聚离子液体作为结构导向剂指导了雪花状形貌的生长。金属前驱体比例、聚离子液体浓度、还原剂浓度以及反应温度,对产物形貌均具有一定的影响。在对硝基苯酚加氢反应中,Au Pd纳米雪花表现出优于单金属Au、Pd以及商业Pd/C的催化活性。在对硝基苯乙炔选择性加氢反应中,Au Pd纳米雪花也表现出优异的选择性与催化性能。(4)在室温水溶液中,采用聚离子液体1-丁基-3-甲基咪唑聚苯乙烯磺酸盐([Bmim][PSS])调控制备出花球状Au Pt微纳材料。其粒径约为500 nm,大小非常均一,由大量的厚约20 nm的纳米片聚集而成。不同比例的Au Pt(如3:1,1:1和1:3)均具有相似的花球状结构。元素地图分布和X-射线衍射结果表明其为合金结构。聚离子液体[Bmim][PSS]对其形成起到了关键作用。还原剂浓度对产物形貌也具有一定的影响。不同比例的Au Pt花球在SERS测试中均表现出较高的灵敏性和重现性,且随着Au含量的增加灵敏性增强。
其他文献
随着风电并网规模的增大,我国风电并网标准规定,风电场有功功率必须跟踪电网给定值。然而,风力技术不断进步,风电开发建设条件变得更为复杂,难度更大,风电场对风电机组的要求
在当今社会,人们对能源的需求和争夺与日俱增,其中石油资源在未来相当一段时间里仍扮演者举足轻重的作用。经过多年的陆上石油资源开采,人们逐渐把目光投向了海洋石油资源。
飞行器飞行时,外部环境的不确定性会造成其外部流场不断发生改变,例如,气流的突变会造成飞机的颠簸,影响飞机的操控,因而需要某些具有感知外部流场变化功能的传感器来实现流
随着新能源产业、电力电工行业等领域的快速发展,为了实现国家低碳节能和绿色环保的发展战略理念,对电工钢板材的精密剪切加工技术提出了越来越高的要求。电工钢板材的加工质量直接影响后续电机和变压器铁芯等电工元件的使用性能和能耗水平,对于电工钢板材剪切加工机理的深入研究具有重要意义。本文为了深入仿真分析电工钢剪切加工过程,首先针对35WW300无取向电工钢板材,设计了不同应力状态下的缺口拉伸试样,通过电子万
近几年,深层复杂储层的油气储量在新增探明储量中的比重逐年上升,已经达到60%以上。随着勘探技术的进步与勘探开发程度的提高,预计深层复杂储层储量的比例将进一步增加,深层
民用飞机吊挂应急断离保险销是连接发动机吊挂接头和飞机机翼接头的应急断离连接件,飞机吊挂通过接头和保险销结构传递发动机推力载荷。应急断离保险销需要保证在正常工作时
随着人工智能的快速发展,浅层机器学习已跟不上大数据时代的发展需求,为此,大家都在不断的探索新方法。近几年深度学习在自然语言处理(NLP)、图像处理(CV)、语音识别(ASR)等几大领域中的运用取得了重大突破。在自然语言处理领域中有个基础且非常经典的研究方向就是文本分类。传统文本分类先对文本进行预处理(清洗、分词等),然后手动提取文本特征,选取训练学习的分类器,再将文本特征输入到浅层机器学习分类器中
近年来,人们越来越关注英语教学中学生文化意识培养的问题。2017年,教育部发布了《普通高中英语课程标准》,课标确定了英语学科的四大核心素养:语言能力、文化意识、思维品质、学习能力。课标将文化意识放在了非常重要的位置。长期以来,受到应试教育的影响,高中英语教学存在着重视语言知识忽视文化的现象。课程标准颁布已有两年,文化意识培养情况如何?这是一个急需了解的问题。本研究以天津市第二十一中学师生为研究对象
鄂尔多斯盆地区油气储量十分丰富,现有的勘探数据表明,该地区具有特殊的地质条件,对致密油成藏以及富集形成具有十分有利的条件。延长油田致密油勘探开发尚处于初期阶段并且
桁架结构作为空间结构的一种常见形式,广泛的应用于航空航天领域。本文以我国先进空间平台为研究对象,以桁架结构的局部损伤监测为目的,在空间桁架结构理论与量化评估理论的