金属-半导体空心球复合纳米材料的制备及研究
纳米材料在催化领域的应用越来越受到科研工作者们的关注，尤其是在环境保护和工业催化方面的作用尤为突出。在众多金属及其氧化物纳米材料的催化研究中，TiO2和Au纳米粒子由于其独特的优势而被广泛研究。然而，在这两种催化剂使用过程中仍然存在着一些不足。例如，TiO2小的表面积、低量子效率、仅响应于紫外线等;Au纳米粒子有较高的表面能而容易团聚，这使其在催化过程中粒径和形状发生改变，从而影响了它们的催化性能。为此，催化剂的改良也越来越多得被关注。在此基础上，本论文做了如下工作: (1)通过浸渍法制备了具有不同铜元素质量百分比(0.25％、0.50％、1.0％)的一系列CuxO-TiO2空心球复合材料，通过在球形SiO2纳米颗粒表面上吸附水解四乙氧基钛和在NaOH溶液中腐蚀SiO2制备TiO2中空纳米球。由于引入铜元素后，TiO2的带隙变窄，电荷能够更好地分离，CuxO-TiO2中空纳米球在紫外光和可见光照射下乙醛降解为CO2的过程中显示出比TiO2@SiO2纳米球和TiO2中空纳米球更高的光催化活性。特别地，CuxO-TiO2中空纳米球在可见光辐照下乙醛的降解中显示出较高的催化活性。由于较大的表面积和更多的催化活性位暴露点，当铜元素的含量为0.50％时，复合材料的催化效率达到最佳效果，这也为在日常生活中催化降解有机气体污染物提供了可能性。 (2)本论文以Stober法合成了不同粒径的SiO2微球。以这些SiO2微球为硬模板，通过ZrOCl2前驱体吸附和水解制备得到了ZrO2@SiO2复合物，然后用NaOH溶解去除二氧化硅模板剂，制备得到ZrO2空心球。以ZrO2空心球为载体，采用沉积—沉淀法(DP)合成了Au@ZrO2纳米空心微球。论文考察了Au@ZrO2纳米空心微球在对硝基苯胺还原反应中的催化性能。研究结果表明，所合成的SiO2微球粒径大小均一、形状规则、分散性好;ZrO2空心微球大小及比表面积可以通过硬模板SiO2微球粒径进行有效控制;与Au@ZrO2实心微球相比，Au@ZrO2空心微球在对硝基苯胺还原反应中表现出良好的催化性能，当反应温度为45℃、反应7分钟时，对硝基苯胺能够完全转化为对苯二胺。
复合纳米材料;沉淀-沉积法;浸渍法;Stober法;催化性能
北京化工大学
硕士
化学
徐庆红
2017
中文
TQ426.6
76
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）