【摘 要】
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碳纳米点是性能优良的新型碳纳米材料,在生物检测、光催化等领域有广泛应用价值。铜粒子是氢化反应的活性位点,已广泛应用于甲醇重整、脂类加氢等场合。金属纳米粒子与碳纳米点复合后所生成的复合纳米粒子作为一种新型的材料具有多方面的应用。本文提出以碳纳米点作为还原剂和稳定剂,制备Cu/C-dots复合纳米粒子,研究其各方面的性能,并且对其在纤维素转化方面的应用进行评价。采用不同小分子化合物为碳源,通过水热法、
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碳纳米点是性能优良的新型碳纳米材料,在生物检测、光催化等领域有广泛应用价值。铜粒子是氢化反应的活性位点,已广泛应用于甲醇重整、脂类加氢等场合。金属纳米粒子与碳纳米点复合后所生成的复合纳米粒子作为一种新型的材料具有多方面的应用。本文提出以碳纳米点作为还原剂和稳定剂,制备Cu/C-dots复合纳米粒子,研究其各方面的性能,并且对其在纤维素转化方面的应用进行评价。采用不同小分子化合物为碳源,通过水热法、微波法制备碳纳米点,对不同方法所制备的碳纳米点的粒径形貌、表面基团、荧光性能等进行表征分析。结果表明柠檬酸三钠与尿素通过水热法合成的碳纳米点,粒径形貌较好,平均粒径为2.5nm,表面存在大量的羟基、氨基、羰基、羧基基团,具有典型的荧光特征。微波法所制备碳纳米点的结晶程度不均匀,粒径分布没有明显的分布特征,平均粒径为3.62nm。其荧光机制为表面缺陷发射主导产生,且表面基团对发光也有着不可忽略的影响。水热法、微波法对比表明,合成方法几乎不影响表面基团和荧光性能,其粒径形貌可能会出现差异。分别采用水热法、水浴法和常温搅拌法,将所制备的碳纳米点与Cu2+复合,表征对比复合粒子的结构及表面特征。结果表明常温搅拌法制备的Cu/C-dots复合纳米粒子具有稳定的包裹结构,碳纳米点作为内核,络合稳定铜纳米粒子,提高了铜的分散度,也缩小了催化剂的几何尺寸。在复合反应中发挥作用的主要是C=O基团,起到还原Cu2+和络合稳定铜纳米粒子的双重作用。不同的制备方法会直接影响复合粒子的结构,水热法制备的复合结构不稳定,水浴法制备的复合结构中出现铜纳米线和碳点复合的形式。不同物料比对复合粒子的结构影响较小,会对结晶状态及分散度产生一定影响。本文制备的Cu/C-dots复合纳米粒子性能稳定,复合物前体溶液干燥后又重新分散于水溶液中,两者荧光特征近似相同。为研究Cu/C-dots复合纳米粒子在木质纤维素类生物质转化方面的催化性能,本文采用物料比为4:1时,常温搅拌法制备的Cu/C-dots复合纳米粒子,用于超临界甲醇中催化液化纤维素,纤维素转化率达到88.9%,复合纳米粒子具有较好的催化活性。本文的研究以期为纤维素液化催化剂的选择提供一种新途径。
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