氧化钯纳米颗粒助光催化剂产生记忆效应
2016-09-14 13:06来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
氧化钯纳米颗粒助光催化剂产生记忆效应光催化过程通过产生具有很高反应活性的氢氧自由基活性基团，能够氧化水中的有机污染物、杀灭有害微生物、分解各种可能存在的消毒副产品前驱体，有可能成为替代氯处理的一种新型水处理消毒方法。二氧化钛具有高的化学稳定性、良好的光催化活性、相对低廉的价格以及对人体无毒等特点，所以在众多半导体光催化材料中被认为是目前唯一适应于大规模工业应用的材料。但是，二氧化钛具有相对较大的禁带宽度（常用的锐钛矿二氧化钛禁带宽度3.2电子伏特），因此其光催化活性需要紫外光（波长小于400纳米）的激发，严重限制了它对于太阳光能的利用效率。近年来，非金属掺杂二氧化钛的研究引起了研究人员的广泛注意，成为光催化领域的新兴研究方向。它可以由可见光激发，使光催化过程能够不再必须依赖于紫外光源，能够提高太阳光照的吸收效率，降低使用成本。但是，由于非金属掺杂本身会带来严重的电子－空穴对复合问题，从而不能在其表面有效生成具有很高反应活性的自由基活性基团，所以在可见光照射下的光催化效率往往比较低。现有非金属掺杂二氧化钛体系还存在的一个主要问题是一旦失去光照，其光催化能力将迅速丧失。因此，难以仅利用太阳光能保持对水体产生持续的消毒作用，无法解决有害微生物在失去光照之后可能的重新出现。
因此，在材料体系上进行改进，减少在现有非金属掺杂二氧化钛体系中的电子－空穴对复合问题，可以大大提高其光催化消毒效率。如果这种材料能够通过一种“记忆”效应储存其在光照条件下的部分反应活性，在光照熄灭之后仍能在一定时间范围内保持这种杀菌能力，那么将大大
拓宽光催化的应用范围，使利用太阳光能昼夜连续杀菌成为可能，从而能够对水体产生持续的消毒作用，降低净水能耗和成本，并且可能在更广泛的环境控制应用领域获得新的用途。
尚建库研究员及其研究组在氮掺杂二氧化钛光催化材料体系中引入微量氧化钯纳米颗粒。他们发现氧化钯纳米颗粒的加入有效控制了半导体表面光电子的传输。在可见光照条件下，氮掺杂二氧化钛吸收可见光，产生电子－空穴对。此时，电子能够被有效限制在氧化钯纳米颗粒上，减少了电子－空穴对复合，从而使空穴能够更好地运动到半导体表面，生成氢氧自由基活性基团。因此，大幅度提高了可见光光照下的光催化杀菌效率。当可见光照熄灭之后，被限制在氧化钯纳米颗粒上的电子开始释放，可以回到半导体表面或者直接与水中的氧气反应，生成活性基团，产生对光催化杀菌的“记忆”效应，从而能够在黑暗中也具有明显的杀菌能力，而且这种能力能够保持接近20小时。这种光催化“记忆”效应的发现，打破了光催化杀菌技术必须在光照条件下进行的传统思想，拓宽了它的应用范围，使利用太阳光能昼夜连续杀菌成为可能，有望大幅度降低净水能耗。光催化“记忆”效应现象首先在Advanced Materials杂志进行了报道，其初步机制研究在2010年2月14日出版的Journal ofMaterials Chemistry杂志上以封面文章形式发表。
纳米催化剂的制备及应用 学院：化工学院专业：化学工程与技术 学生姓名：学号： 摘要：纳米催化剂具有大比表面积、高表面能、高度的光学非线性、特异催化性和光催化性等特性，在一些反应中表现出优良的催化性能。本文简要介绍了纳米催化剂的基本性质，综述了纳米催化剂的制备方法和特性，讨论了纳米催化在化工中的应用，对今后纳米催化材料研究方向进行了展望。 关键词：纳米催化剂制备在化工中的应用发展 近年来，纳米催化剂(Nanometer catalyst--NCs)的相关研究蓬勃发展。NCs 具有比表面积大、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，NCs还表现出优良的电催化、磁催化等性能，已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。目前，纳米技术的研究主要向两个方向进行：一是通过新技术减少目前使用的材料如金属氧化物的用量；二是进行新材料的开发，如复合氧化物纳米晶。由于纳米粒子表面积大、表面活性中心多，所以是一种极好的催化材料。将普通的铁、钴、镍、钯、铂等金属催化剂制成纳米微粒，可大大改善催化效果。在石油化工工业采用纳米催化材料，可提高反应器的效率，改善产品结构，提高产品附加值、产率和质量。目前已经将纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原和合成反应的催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的反应温度从600e降至常温。随着世界对环境和能源问题认识的深入，纳米材料在处理污染、降解有毒物质方面有良好光解效果[1]。在润滑油中添加纳米材料可显著提高其润滑性能和承载能力，减少添加剂的用量，提高产品的质量。对纳米催化剂的研究无论理论上还是实际应用上都具有深远的意义。 1纳米催化剂的制备方法 纳米催化剂的制备方法直接影响到其结构、粒径分布和形态，从而影响其催化性能。文献中报道的制备方法多达数10种，本文主要介绍其中常用的几种。1.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶胶-凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法。其过程是：用液体化学试剂（或粉状试剂溶于溶剂中）或溶胶为原料，而不是传统的粉状物为反应物，在液体中混合均匀并进行反
硼氢化钠还原钯 《硼氢化钠还原氯钯酸制备纳米钯》何武强 实验部分: 1.1 仪器与试剂 三缩四乙二醇(A.R)，Acros Co.;氯化钯(A.R)，北京化学试剂公司;硼氢化钠(A.R)，天津市新纯化学试剂研究所;盐酸(A.R)，天津文达稀贵试剂化工厂;乙二醇(A.R)，北京益利精细化学品有限公司;PVP(MW40000)，Fluka Co.’红外灯;磁力搅拌器 79-1 型;紫外,可见光谱仪(Perkin Elmer Lambda 35 UV/VIS Spectromet-er);透射电子显微镜(T ecnai G220)’ 1.2 实验步骤 氯钯酸由氯化钯与盐酸反应后在红外灯下小心烤干得到’常温下，向一定浓度硼氢化钠的三缩四乙二醇溶液中滴加高浓度三缩四乙二醇的氯钯酸溶液，并在磁力搅拌器上快速搅拌’反应完毕后迅速加入一定量的PVP，溶液总体积为 10 mL，cH2PdCl4为 1.5 mmol/L’分别制备了 H2PdCl4+NaBH4=1+3， H2PdCl4+NaBH4=1+6，H2PdCl4+NaBH4=1+9 等不同条件下的样品，以备作TEM 和UV-vis 测试。 1.3 结论 本文在常温下用硼氢化钠还原钯氯酸的方法同样得到了小颗粒而分布均匀的钯金属的纳米颗粒，讨论了在这种方法下得到钯金属纳米颗粒的最佳条件为 H2PdCl4+NaBH4=1+6 ，为无保护剂钯金属的纳米颗粒的合成又开辟了一条新的路径。 《溶剂稳定的钯金属纳米颗粒的制备》何武强实验部分 1.1 试剂及仪器
氯化钯(A.R)、氢氧化钠(A.R)、盐酸(A.R)、乙二醇(A.R)、三缩四乙二醇(A.R)、PVP(MW40000)。红外灯、磁力搅拌器(79-1型)、透射电子显微镜(Tecnai G220)。 1.2 实验步骤 氯钯酸由氯化钯与盐酸反应后在红外灯下小心烤干得到。在室温条件下,向一定浓度氢氧化钠的三缩四乙二醇溶液中滴加高浓度三缩四乙二醇的氯钯酸溶液,同时在磁力搅拌器上搅拌,最后溶液的总体积为10mL,CH2PdCl4=3 mmol?L-1。溶液迅速地由棕红色变为透亮的黑色,立即加入一定量的PVP溶液即可。在60?恒温条件下,向一定浓度氢氧化钠的乙二醇溶液中滴加高浓度乙二醇的氯钯酸溶液,同时在磁力搅拌器上搅拌,最后溶液的总体积为10 mL,CH2PdCl4=3 mmol?L-1。溶液迅速地由棕红色变为透亮的黑色,立即加入一定量的PVP溶液即可。 1.3 结论 通过实验我们可以看到,三缩四乙二醇和乙二醇作溶剂均能够得到粒径小，分布均匀的钯金属的纳米颗粒，Pd与NaOH的比例为1?2,1?3,1?4,Pd与PVP的比例为1?0.5,1?1,1?2,1?5。Pd与碱 (NaOH)的比例的调配以及保护剂的用量方面的工作还在进一步的探索中。这些工作为今后贵金属纳米材料的工业化生产及催化反应的应 用提供了良好的实验基础。 《石墨烯负载高活性Pd催化剂对乙醇的电催化氧化》温祝亮等 实验部分 1.1 试剂和仪器 石墨粉(光谱纯)浓硫酸(分析纯) 高锰酸钾(分析纯) 30%过氧化氢(分析纯) 硼氢化钠(分析纯) Nafion溶液氯化钯5%(分析纯) 乙醇(分析纯) 水为去离子水所
氧化物载体负载纳米钯金属催化剂的制备方法 2016-11-02 13:52来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 纳米钯金属催化剂的制备方法 纳米贵金属催化剂正逐渐成为高效催化剂的典型代表和催化剂研宄的热点。然而由于纳米颗粒极大的比表面积，使其非常的不稳定，极易发生团聚失活。同时在催化反应中，由于各种复杂的反应状况，催化剂颗粒也会发生团聚失活并伴有不同程度的流失。这些问题严重限制了纳米催化剂的制备和应用，因此制备稳定的（反应过程中）纳米催化剂显得尤为重要。纳米颗粒负载在固体载体上是最常用的，也是最有效的制备稳定的催化剂。近来，人们的研宄主要集中与纳米颗粒固载在金属氧化物上。主要的金属有氧化硅，氧化铝，氧化钛，氧化锆等。纳米钯金属催化剂在催化氢化、氧化、C-X耦合反应等领域具有重要的应用前景。 Copelin在欧洲专利中EP0009802中公开了一种Pd/Si02催化剂 及蒽醌法制备双氧水的方法，在该过程中钯催化剂比较稳定，可能由于钯催化剂一般都是以钯氧化物的形式存在，有效防止了催化剂的失活。Semagina等将Pd纳米颗粒置于聚环氧乙烷和聚乙烯基吡啶的嵌段共聚胶束的核心中，然后将该共聚物负载在Al 2O3上。该催化剂对丁炔二醇的选择性还原有极高的活性，可以回收使用多次，可见催化剂被很好的保护在胶束中（N.Semagina，et al Appl.
Catal.A:Gen. 2005, 280, 141-147)。Das 等在 MCM-41 中固载了单一分散的 Pd 纳米颗粒，颗粒在常温下还原得到，但是却表现出优异的稳定性。催化剂在500°C烧结后，纳米颗粒由2. 8nm仅增加到3. 4nm。该催化剂用于Suzuki反应，ICP测试分析表明滤液中只有6ppb 的Pd (D. D. Das, et al, J. Catal.，2007, 246, 60-65. 33)。这些纳米钯催化剂的制备方法可以获得高活性的纳米金属催化剂，但大多过程复杂，不利于大规模生产。 纳米钯金属催化剂的技术方案：将功能助剂与载体进行接枝，助剂会与金属钯发生配位作用，从而有利于过渡金属颗粒的生成、分散与稳定。在功能助剂的帮 助下，加入的金属钯化合物可以很快被载体从金属钯化合物溶液中捕获，集中到载体表面。随后加入还原剂硼氢化钠、水合肼，或在高温下通入氢气均可以还原得到纳米金属钯颗粒。最后利用包埋剂将金属钯颗粒进行分隔包覆，这样有利于催化剂在反应过程中的稳定，防止金属钯颗粒在反应过程中聚集和流失。本方法的技术特征在于的载体功能化接枝，以及纳米金属催化剂的分隔包覆，其技术效果表现为功能助剂的接枝作用有利于纳米钯金属颗粒的形成和分散，包埋剂能够使钯纳米颗粒催化剂的使用过程当中，增强催化剂的稳定性，有利于催化剂的回收，以便于重复使用。此催化剂制备方法简单方便，且原料便宜易得，适合进行工业化生产。
二氧化铈纳米材料的合成及性能研究 内容摘要 国内外早已开始了对纳米氧化铈颗粒制备技术与性能的研究。氧化铈具有立方萤石结构。它有热稳定性高,氧气储存能力强和可以在Ce3+和Ce4+氧化状态之间简单的转换的特性，因此它吸引了研究者广泛的兴趣。它已广泛应用于催化剂、紫外吸收材料,氧敏感材料、固体氧化物电池材料和抛光材料等领域。氧化铈在合成氧化CO的催化剂上展现的性能尤为突出。液相制备方法是纳米氧化铈众多制备方法的一种，它因为制作工艺相对简单的优点在所有制备方法中脱颖而出。液相制备法很适合大规模生产,它在研究方向上的前途也可预测。本文将对上文做详细描述。 Abstract Preparation technology and research progress of CeO? nanoparticles researched both at home and abroad.Cerium oxide has cubic fluorite structure. It has attracted extensive interest due to its high thermal stability,oxygen storage capacities, and easy conversion between Ce3+ and Ce4+ oxidation states。It has been widely used in catalyst，ultraviolet absorption material，the oxygen sensitive material，solid oxide cell material and polishing material and so on．Especially, CeO? have been successfully synthesized and used for CO catalytic oxidation.Kinds of preparation methods of liquid phase and their differences are especially emphasized according to the advantages of liquid phase method, which can be easily enlarged in industry, and futrue directions of research are also predicted. CeO2 have been successfully synthesized and used for CO catalytic oxidation.We will give more details about what describes below. Key: CeO?liquid phase method CO catalytic oxidation
摘要 本文以聚苯乙烯-丙烯腈(P(S-AN))为载体，合成了负载型加氢催化剂，再利用电纺丝技术对高分子负载PdCl2催化剂进行纳米化，制备负载型纳米催化剂，并对所制备的催化剂进行了TEM、SEM、XPS、IR等表征。实验还研究了不同外界条件下制备的催化剂对1-辛烯催化加氢的效果，测试表明： 关键词：纳米催化剂，负载催化剂，静电纺丝，氢化
Abstract A series of hydrogenation catalysts supported by polystyrene-acrylonitrile, polyvinylpyrrolidone and Al2O3 were synthesized, then the supported nano-catalyst was prepared by means of the nano-treatment of polymer-supported PdCl2catalyst using elestrospinning. The catalysts were characterized by IR , UV , SEM , XPS and TG.. In the paper, the dependence of the diameter of nanofiber with voltage , receiving range , solvent concentration was also investigated respectively. The catalystic hydrogenation results of 1-hexene showed that the hydrogenation rate of P(S-AN)/PdCl2 nano-catalyst based on electrospinning was 4.7 times of the Al2O3/PdCl2catalyst(PdCl2mass percentage is 9.4%). Keywords：nano-catalyst, polymer supported catalyst, electrospinning, hydrogenation,
纳米钯催化剂的催化应用 摘要：介绍了纳米钯催化剂以及钯金属在工业生产中起着不可或缺的作用，详细说明了纳米钯催化剂对Heck 反应的影响以及纳米钯催化剂的电催化氧化还有纳米钯催化的Suzuki 偶联反应，简要说明了纳米钯催化芳卤羰化反应等。展望了纳米钯催化剂在工业生产中存在的一些问题并提出相关建议。 关键词：钯，催化剂，纳米，催化应用 1：前言 催化是现代社会生产生活的基础之一，大到化石能源的开发利用，小到食品工业的加氢重整，催化已经影响了人类生活的方方面面。催化的重要性毋庸赘言，因此科学工作者对催化过程的研究以及对催化本质的探求从未停歇。早在19世纪，催化反应的吸附理论和中间体等概念就已提出。 20世纪中叶，真空技术的发展拉开了现代表面化学的序幕，科学家成功地给出了在真空条件下化学反应如何在催化剂表面发生的细节。近半个世纪以来，纳米科技的高速发展对异相催化的研究产生了诸多积极影响，“纳米催化”或“纳米催化剂”等新名词得到了科学界的广泛关注。 应当指出，纳米催化并非有别于传统催化的新兴领域，因为大多数传统工业催化剂的尺寸本身就是纳米级的，正如人们所说，“催化天生是纳米的”。但不可否认，正是在纳米材料合成技术日臻成熟以及表征手段不断丰富的基础上，科学家才逐渐认识到催化剂活性、选择性、稳定性与催化剂的尺寸、形貌、组成、元素空间分布等因素的关系，为我们从分子水平上认识催化剂的构效关系提供了可能，同时也为催化剂的设计奠定了基础。因此，纳米催化作为一门古老又年轻的学科，具有重要的科学研究价值和工业应用前景。 VIII族元素钯位于元素周期表第四周期，价层电子构型为4d105s0。钯纳米催化剂广泛用于石油化工、汽车尾气处理、燃料电池等领域。钯在地壳中含量稀少，因此价格昂贵，我国的钯、铂金属资源更加稀缺，主要分布在云南、甘肃两省。如何提高贵金属钯、铂催化剂的活性、选择性以及稳定性对于我国稀有资源的高效利用和国民经济的发展具有重要的意义。 纳米尺度的钯主要用于汽车尾气处理，消耗量约占全球开采总量的一半。汽车尾气所含的污染物包括一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物等，这些气体可引发酸雨、破坏臭氧层以及造成烟雾。尾气排出前会通过触媒转换器，经由Pt-Rh-Pd 组成的三元催化剂，转化为对环境低害的二氧化碳、氮气、水蒸气，转化率高达90%。钯纳米催化剂在石油炼制工业中也有重要应用。在原油精制过程中钯催化剂用于石油的加氢裂化过程。 纳米材料和纳米技术在石油和化学工业中有广泛的应用前景,特别是在催化领域具有巨大的潜力,而在我国目前对纳米技术的研究开发还仅仅开始纳米材料用作催化剂或催化剂载体,既具有高活性,高选择性,又有简单的制备工艺,不污染环境,可大量节省贵金属用量,降低生产成本,提高生产效益,可获取显著的收益。建议政府和企业家们给以财力、物力的支持和合作,尽快克服制约因素,使其实现产业化和市场化,使传统的化学工业重新焕发青春。 2：研究现状 2.1纳米钯催化剂对Heck 反应的影响
钯催化剂能快速处理三氯乙烯 2016-05-05 12:57来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 钯催化剂降解三氯乙烯示意图 三氯乙烯(TCE)是C2有机氯溶剂中溶解力最强的一种，是最佳的金属脱脂洗剂，主要用于彩电、电冰箱、汽车、空调、精密机械、微电子等行业作金属部件、电子元件的清洗剂，其主要优点是脱脂彻底。用在化工原料上可生产氯乙酸、二氯乙酰氯、八氯二丙醚、六氯乙烷等产品，还可以用作溶剂和萃取剂，在农药和医药行业也有一定用途。 TCE分子中的碳—氯键非常稳定，这在工业上很有用，但却对环境不利。TCE属中等毒性，可经呼吸道、消化道、皮肤吸收。短时间大量吸收可引起急性中毒，表现为头痛、头晕、嗜睡、恶心、呕吐、四肢无力等症状。TCE广泛用作脱脂剂和溶剂，已经有许多地区污染了地下水。在美国环保署有毒废弃物堆场污染清除基金国家优先项目列表中，超过一半废品堆场发现含有TCE，单是清除地下水中TCE 的成本估计要超过50亿美元。 近期美国莱斯大学和中国南开大学科学家合作，首次对6种钯基和铁基催化剂清除致癌物三氯乙烯（TCE）的能力进行了对比测试，发现钯破坏TCE的能力比铁要快得多，甚至高出铁粉10亿倍。研究人员指出，对于开展大规模TCE催化治理实验来说，这一发现有助人们从成本和效率两方面综合考虑，实现成本最优化。 “要打破碳—氯化学键非常困难，而处理TCE要求只打破某些键而不是所有碳—氯键，否则可能带来更危险的副产物如氯乙烯。这是个大难题。”论文作者之一、莱斯大学化学与生物分子工程教授迈克尔·翁说，“通行方法是不破坏这些键，而用气体或碳吸收方法物理性除去污染地下水中的TCE。这些方法容易实施却成本很高。”后来人们发现纯铁和纯钯能将TCE转变为无毒物质，以往的金属降解TCE是让其在水中发生腐蚀作用，但可能产生氯乙烯；后来人们用金属作催化剂来促进碳—氯键断裂，其本身并不与TCE反应。因为铁比钯要廉价得多，更容易操作，因此行业内已普遍用铁来除去TCE，钯只在实验室中使用。 迈克尔·翁和曾在莱斯大学做访问学者的中国南开大学李淑景（音译）等人对6种铁基和钯基催化剂进行了一系列实验，包括两种铁纳米粒子、两种钯纳米粒子，其中就有研究小组2005年开发的用于TCE治理的金—钯纳米粒子催化剂、铁粉和氧化钯铝粉末。 他们测试了6种催化剂分解掉含TCE的水溶液中90%的TCE所需时间。结果是，钯催化剂只花了不到15分钟，两种铁纳米粒子超过25小时，而铁粉则超过
氧化钯纳米颗粒助光催化剂产生记忆效应 2016-09-14 13:06来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 氧化钯纳米颗粒助光催化剂产生记忆效应光催化过程通过产生具有很高反应活性的氢氧自由基活性基团，能够氧化水中的有机污染物、杀灭有害微生物、分解各种可能存在的消毒副产品前驱体，有可能成为替代氯处理的一种新型水处理消毒方法。二氧化钛具有高的化学稳定性、良好的光催化活性、相对低廉的价格以及对人体无毒等特点，所以在众多半导体光催化材料中被认为是目前唯一适应于大规模工业应用的材料。但是，二氧化钛具有相对较大的禁带宽度（常用的锐钛矿二氧化钛禁带宽度3.2电子伏特），因此其光催化活性需要紫外光（波长小于400纳米）的激发，严重限制了它对于太阳光能的利用效率。近年来，非金属掺杂二氧化钛的研究引起了研究人员的广泛注意，成为光催化领域的新兴研究方向。它可以由可见光激发，使光催化过程能够不再必须依赖于紫外光源，能够提高太阳光照的吸收效率，降低使用成本。但是，由于非金属掺杂本身会带来严重的电子－空穴对复合问题，从而不能在其表面有效生成具有很高反应活性的自由基活性基团，所以在可见光照射下的光催化效率往往比较低。现有非金属掺杂二氧化钛体系还存在的一个主要问题是一旦失去光照，其光催化能力将迅速丧失。因此，难以仅利用太阳光能保持对水体产生持续的消毒作用，无法解决有害微生物在失去光照之后可能的重新出现。 因此，在材料体系上进行改进，减少在现有非金属掺杂二氧化钛体系中的电子－空穴对复合问题，可以大大提高其光催化消毒效率。如果这种材料能够通过一种“记忆”效应储存其在光照条件下的部分反应活性，在光照熄灭之后仍能在一定时间范围内保持这种杀菌能力，那么将大大
二氧化铈制备、表征及其电化学性能研究进展 1 前言 二氧化铈是一种重要的稀土氧化物功能材料，纳米CeO2保留了稀土元素具有独特的f层电子结构，晶型单一，具有高的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特性，因此就产生了许多与传统材料不同的性质。纳米CeO2有宽带强吸收能力，而对可见光却几乎不吸收，当其被掺杂到玻璃中，可使玻璃防紫外线，同时不影响玻璃本身的透光性[1,2]。另一方面，CeO2还是很好的玻璃脱色剂，可将玻璃中呈黄绿色的二价铁氧化为三价而达到脱黄绿色效果。作为一种催化剂，二氧化铈的催化性能受其尺寸、形貌以及掺杂元素的影响，而其中掺杂元素对其尺寸、形貌也有影响[3]。在汽车尾气净化的三效催化剂（三效催化剂的特性是用一种催化剂能同时净化汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CnHm)和氮氧化物(NOx)）中，它是一种重要的组分。由于纳米CeO2的比表面积大、化学活性高、热稳定性好、良好的储氧和释氧能力，可改变催化剂中活性组分在载体上的分散情况，明显提高其催化性能，并能提高载体的高温热稳定性、机械性能和抗高温氧化性能。CeO2还在贵金属气氛中起稳定作用，提高CO、CH4及NOx的转化率，并使催化剂保持较好的抗毒性及较高的催化活性[4]。CeO2还应用于许多领域，如抛光粉、荧光粉、储氢材料、热电材料、燃料电池原料(SOFCS电极)[5,6]、光催化剂[7]、防腐涂层、气体传感器[8,9]等方面。因此，纳米化的CeO2将在高新技术领域发挥更大的潜力。 2 二氧化铈的研究进展 对于环境和能源相关领域的应用来说，可控合成二氧化铈纳米结构材料是一个势在必行的问题。由于颗粒尺寸的减小，纳米固体通常具有高密度表面。因此，相对于普通材料来说，纳米结构二氧化铈吸引很多关注和研究，以提高其氧化还原性，输运性能和电化学性能。 在过去的十年中，有大量的关于纳米结构二氧化铈及其应用的文章发表。特别地，Traversa 和Esposito[10]研究了二氧化铈微结构在特殊离子器件中的运用，通过粉末尺寸、掺杂物含量和烧结温度/时间因素联合作用进行调节。Bumajdad等[11]综述了在胶体分散体系中合成具有高表面积的二氧化铈作为催化材料的最新研究。Guo和Waser[12]综述了受主掺杂二氧化锆和二氧化铈晶界的电性能。Yan等[13]大量综述了控制合成和自组装二氧化铈基纳米材料。Yan课题组还演示了在合成和自组装纳米晶过程中对配位化学原理的应用，尤其是配位效应对结构/微结构/纹理，表面/界面，颗粒尺寸/形貌的控制[14]。另外，Vivier和Duprez[15]综述了二氧化铈基固体催化剂在各种有机合成反应中的应用。 2.1 纳米二氧化铈的制备 在过去的二十年里，有许多研究关于制备二氧化铈纳米颗粒及其形貌控制。合成方法有：沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、热分解法、水解法、气相冷凝法、超声化学合成等等。普遍认为从液相中析出固体晶体包括两个步骤：成核与生长。研究发现，成核的晶种、动力学控制、温度、通过使用表面活性剂调节表面的选择性活化能是影响各向异性生长的关键因素。通过精确地平衡和控制这些参数，可实现纳米晶形状的有效控制。通过控制合成进程使二氧化铈具有理想的形貌和微观结构，并有效地控制其氧空位，就能够合理地设计出高活性的二氧化铈应用材料。 （1）一维纳米结构二氧化铈的合成 一维纳米结构二氧化铈（如纳米线、纳米棒和纳米管）因其新颖的物理性能和潜在的应用已被仔细地研究。为研究材料的尺寸和维度对其物理和化学性能的影响提供了机会[16]。对于纳米器件来说，一维纳米结构材料也是具有应用前途的。通过各向异性生长获得一维纳米结构，从热力学和动力学的角度控制其生长的途径，影响其生长的可控制因素主要有溶剂、表
第25卷第1期 中南民族大学学报(自然科学版) Vol.25No.1 2006年3月 Jour nal of South-Central U nivers ity for Nationalities(Nat.Sci.Edition) Mar.2006 a铂钯双金属纳米催化剂的催化活性 王 然 何宝林* [马来]刘光荣 盘荣俊 (中南民族大学化学与材料科学学院催化材料科学湖北省重点实验室,武汉430074) 摘 要 由聚合物稳定的铂纳米催化剂对环己烯催化加氢反应具有较高的催化活性,在铂纳米催化剂中引入第二金属元素钯,即在纳米铂颗粒上包裹一层钯,形成具有球壳结构Pt-Pd双金属催化剂,随引入钯的量不同,其催化能力的大小发生了变化,而且调节反应溶液的pH值,催化能力也发生变化. 关键词 钯铂催化剂;环己烯;催化氢化;pH值 中图分类号 TB383 文献标识码 A 文章编号 1672-4321(2006)01-0001-04 Investigation of Catalytic Activity of Pt/Pd Nanobimetallic Catalyst Wang Ran H e Ba olin [Malaysia]Liew Kongrong Pa n Rongjun Abstr act P olymer stabilized platinum nano-size cat alyst has relatively high hydr ogenation activit y.Intr oduction of a second metal,palladium,to for m a cor e shell str ucture with P d as the shell and Pt as the cor e,enhances the catalytic activit y substantially.The enhancement var ies with t he amount of Pd introduced.Changes in pH was also found t o have significant effects on t he cata lytic activity. Keywor ds P d/Pt bim et al cata lyst;cyclohexene;catalytichydr ogenation;pH Wa ng Ran Master′s Candidate,Key laborat or y for Cat alysis and Mater ial Science of Hubei Pr ovince,College of Chemistr y and M aterial Science,SCUF N,Wuhan430074,China 在室温常压条件下铂族贵金属纳米催化剂对各种小分子底物的催化氢化具有很高的催化能力和选择性[1～4],所以铂族贵金属在催化领域引起了科学界浓厚的研究兴趣.近年来,聚合物稳定的2种或2种以上金属元素组成均相多金属催化剂的研究引起了很多关注,可能是双金属催化剂具有一些比单金属催化剂优异的性能,例如,提高反应速率、选择性以及新的反应类型[5,6],还可以为研究不同合金的形成提供模型,而且其本身有特殊的组成结构[7].在本文中,主要探索了在有PVP稳定的单金属催化剂Pt 纳米颗粒表面引入第二元素Pd形成Pt-Pd双金属纳米催化剂后,催化性能的变化、催化活性与pH值的关系. 1 实验部分 1.1 催化剂的制备 1.1.1 单金属铂纳米催化剂的制备 本文催化剂采用化学醇还原来制备,甲醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮PVP(K30)为稳定剂[8].过程如下:在250mL的圆底烧瓶里,将0.555g(即5 mmol单体)PV P和0.065g0.125mmol H2PtCl6?H2O溶于由65mL甲醇、75mL H2O组成的混合溶剂中,在磁力搅拌下回流180min得到清澈色泽棕黑的Pt纳米胶体,在反应过程中滴加10mL0.1 mol/L氢氧化钠甲醇溶液. 1.1.2 Pt/Pd双金属纳米催化剂的制备 双金属纳米催化剂的制备方法与单金属制备方法类似,本文以Pt纳米颗粒为晶种再还原Pd,以PVP-Pt0.5sPd0.5为例(0.5表示晶种纳米Pt用量为1.1.1中Pt的用量的0.5倍,即用量为0.625mmol, n Pt/n Pd=1/1),制备过程为:将75mL PVP-Pt纳米胶体、0.287g PVP(即2.5mmol单体)和6.5mL 9.6mmol/L H2PdCl4?n H2O溶于由32.5mL甲醇31.0mL水组成的溶剂中,在磁力搅拌下回流180 a收稿日期 2005-10-31 *通讯联系人hebl@https://www.doczj.com/doc/6418165505.html, 作者简介 王 然(1980-),女,硕士研究生,研究方向:贵金属纳米催化剂的制备和催化性能,E-mail:wengdyzhongnan @https://www.doczj.com/doc/6418165505.html, 基金项目 国家民委重点基金资助项目(MZY02019)
第24卷第12期高分子材料科学与工程 Vol.24,N o.12 2008年12月 POLYMER MAT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Dec.2008 PVP 负载钯纳米丝状催化剂的制备及催化加氢性能 于建香1,2,刘太奇2 (1.北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029;2.北京石油化工学院环境材料研究中心,北京102617) 摘要:用电纺丝技术和加热交联技术制备了聚乙烯吡咯烷酮(PV P)负载纳米钯的纳米丝状催化剂PVP -Pd,并对所制备的催化剂进行了SEM ,T EM ,U V 和T G 的表征。利用P VP -P d 对烯烃和硝基苯的催化氢化反应研究了所制备催化剂的催化性能,结果表明纳米纤维态PV P -Pd 催化剂在室温、氢气条件下催化氢化 -辛烯和环己烯的转化率可以达到100%,对硝基苯也有很好的催化活性。关键词:静电纺丝;催化加氢;烯烃;纳米 中图分类号:T B383 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2008)12-0191-04 收稿日期:2007-10-19;修订日期:2007-11-30 联系人:刘太奇,主要从事纳米材料制备及环境材料的研究, E -mail:liutaiqi@https://www.doczj.com/doc/6418165505.html, 近十多年来纳米制备和纳米结构表征的精细化和多元化,使得多相催化剂的研究开发进入了纳米催化剂的新阶段[1]。高分子表面化学环境和结构相对可控,可以制备分散度极高、比表面积很大的纳米粒子催化剂,高分子链的隔离保护作用及粒子与高分子载体间的相互作用则有利于粒子不易聚集、脱落和失活,并且高分子与金属纳米粒子间往往以配位键相结合,相互作用较强,使得金属纳米粒子的寿命延长,易回收,重复使用性好 [2] 。高分子负载的金属 纳米催化剂往往也会表现出独特的高分子效应,使催化剂具有较高的反应活性和选择性。电纺丝技术[3~5] 可以简便高效地制备纳米至亚微米纤维,已被广泛应用于生物、光学、催化、过滤及药物包覆等领域的研究。电纺丝的基本原理是溶液在电场力作用下克服表面张力形成一股带电的喷射流并发生分裂形成类似非织造布的纳米纤维毡。本文以聚乙烯吡咯烷酮为载体,制备出金属钯纳米催化剂,由于PVP 构架的空间阻碍作用以及本身所含有的富电子基团,使钯粒子相互间的聚集受到限制,再利用电纺丝技术把负载钯的PVP 纺制成纳米纤维,从而获得了高度分散和稳定的金属纳米催化剂。1 实验部分 1.1 试剂与仪器 氯化钯、N,N -二甲基甲酰胺(DM F)、烯烃:均为分析纯;聚乙烯吡咯烷酮: M n =3 104 g /mol,北京化学试剂公司产品。 电纺丝实验装置一套;热失重分析仪,法国SETARAM,TG labsys ;JSM -6301F 扫描电子显 微镜,日本电子公司;JEM -100XII 透射电子显微镜,日本电子公司;UV -2401紫外光谱仪,日本岛津;色谱-质谱联用仪6890N(Network GC System),5973(Netw ork Mass selective Detec -tor),美国安捷伦。1.2 PVP 负载钯的制备 0.1g PdCl 2和5mol/L 盐酸溶液2m L 加入到盛有乙醇的100mL 单口烧瓶中,搅拌使PdCl 2充分溶解,然后加入溶有1g PVP 的乙醇溶液,回流48h,溶液由黄色逐渐变为亮棕色。减压蒸馏至20%~25%(质量分数)得到纺丝液。 1.3 PVP/Pd 纳米纤维的制备及交联 注射器内放入(质量分数)20%~25%的PVP -PdCl 2乙醇溶液,在自制的静电纺丝装置上进行纳米无纺布的制备。将高压电源阳极输出端连接在注射器一端,阴极输出端连于铝制的接收板上。纺丝参数为:电压20kV ~25
Vol.31 高等学校化学学报No.42010年4月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 672 678 基于钯纳米颗粒修饰直立碳纳米管电极的 电化学葡萄糖生物传感器 徐颖1，赵琨2，张小燕1，何品刚1，方禹之 1（1.华东师范大学化学系，上海200062；2.沈阳药科大学药学院，沈阳110016） 摘要将电化学氧化生成的Pd （Ⅳ）离子配合到直立碳纳米管（ACNTs ）上，使其还原为纳米颗粒（Pb nps ）， 从而制得Pd nps- ACNTs 纳米复合物电极，经过葡萄糖氧化酶（GOD ）进一步修饰后，制成GOD /Pds nps /ACNTs 酶电极，通过测量GOD 和葡萄糖酶促反应中产生的H 2O 2含量，进而监测葡萄糖浓度.实验结果表明，电极表面大量Pd 纳米颗粒的存在显著提高了传感器的检测灵敏度，使酶电极具有响应时间短（<5s ）及检测电位低（<0.4V ）等优点. 关键词葡萄糖传感器；酶电极；直立碳纳米管；钯纳米颗粒 中图分类号 O657.1文献标识码A 文章编号0251-0790（2010）04-0672-07收稿日期：2009- 10-13.基金项目：国家自然科学基金（批准号：20675031）和上海市教育发展基金会晨光计划（批准号：2008CG30）资助. 联系人简介：何品刚，男，博士，教授，博士生导师，主要从事生物传感器、纳米材料制备与应用及毛细管电泳电化学检测研究. E-mail ：pghe@https://www.doczj.com/doc/6418165505.html, 糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病，是由遗传和环境因素相互作用引起的临床综合症.随着人类生活水平的日益提高，糖尿病的发病率逐年增加.鉴于糖尿病对人类健康存在的巨大威胁，因此对 体内葡萄糖浓度进行迅速而准确的测定意义重大.自Updike 和Hicks ［1］于1967年研制出第一支葡萄 糖氧化酶电极以来，葡萄糖生物传感器得到了广泛的研究和应用.迄今为止，共有3代酶传感器用于葡萄糖检测，其中最常用的方法是直接对葡萄糖或对葡萄糖氧化酶（GOD ）与葡萄糖反应过程中产生的副产物过氧化氢（H 2O 2）进行电化学测量［2，3］. 电极材料对于电化学生物传感器的性能表现至关重要，它是传感器中生物分子的支撑材料，同时也是传感器的信号换能器.最近，许多性能优良的纳米材料被应用于电极构建，例如金、铜、钯、铂、铑和钌等金属纳米颗粒，因其具备特殊的物理化学性质，已被用于GOD 和葡萄糖的反应以及葡萄糖的直接电化学氧化检测［4 9］.碳纳米管是新一代的电极材料，有着优良的机械强度、大的表面积、较强 的导电性和化学稳定性，因此，它也被应用于构建葡萄糖生物传感器 ［10，11］.特别是最近出现的直立碳纳米管或碳纳米管阵列（ACNTs ）不仅拥有高度一致的空间取向，而且具备优良的电子传递能力和可监测的电化学反应过程，被应用于生物传感器技术中 ［12 17］.最近，本研究小组［18，19］利用ACNTs 材料制备成ACNTs 电极，应用于葡萄糖检测.钯是常用的高效化学反应催化剂，具有耐酸和高度化学稳定性，极易与配体反应，生成稳定的钯配合物［20，21］.本文介绍了一种简单高效的将钯金属纳米粒子（Pd nps ）电沉积到ACNTs 电极表面的电化学3步法，制备出性能良好的Pd nps /ACNTs 电极.在电极制备过程中，ACNTs 作为电极基底为Pd 纳米粒子的电化学沉积提供了大的电活性比表面积.由此制备的双纳米材料电极对H 2O 2表现出很高的催化效率，实验中通过对电极的进一步修饰，在其表面固定上GOD 和Nafion 膜制得GOD /Pd nps /ACNTs 电极作为葡萄糖生物传感器.结果表明，在GOD /Pd nps /ACNTs 电极表面的Pd 纳米颗粒显著提高了葡萄糖氧化过程中H 2O 2的响应电流信号，同时也增强了GOD 的氧化还原中心与葡萄糖之间的电子传递，有效地提高了传感器的灵敏度.此外，Nafion 膜的存在可有效防止干扰物质接触电极，从而保持了电极表面的酶活性，提高了传感器的选择性和稳定性.
《硼氢化钠还原氯钯酸制备纳米钯》何武强 实验部分： 1.1 仪器与试剂 三缩四乙二醇（A.R），Acros Co.；氯化钯（A.R），北京化学试剂公司；硼氢化钠（A.R），天津市新纯化学试剂研究所；盐酸（A.R），天津文达稀贵试剂化工厂；乙二醇（A.R），北京益利精细化学品有限公司；PVP（MW40000），Fluka Co.’红外灯；磁力搅拌器79-1 型；紫外－可见光谱仪（Perkin Elmer Lambda 35 UV/VIS Spectromet-er）；透射电子显微镜（Tecnai G220）’ 1.2 实验步骤 氯钯酸由氯化钯与盐酸反应后在红外灯下小心烤干得到’常温下，向一定浓度硼氢化钠的三缩四乙二醇溶液中滴加高浓度三缩四乙二醇的氯钯酸溶液，并在磁力搅拌器上快速搅拌’反应完毕后迅速加入一定量的PVP，溶液总体积为10 mL，cH2PdCl4为1.5 mmol/L’分别制备了H2PdCl4+NaBH4=1+3，H2PdCl4+NaBH4=1+6，H2PdCl4+NaBH4=1+9 等不同条件下的样品，以备作TEM 和UV-vis 测试。 1.3 结论 本文在常温下用硼氢化钠还原钯氯酸的方法同样得到了小颗粒而分布均匀的钯金属的纳米颗粒，讨论了在这种方法下得到钯金属纳米颗粒的最佳条件为H2PdCl4+NaBH4=1+6 ，为无保护剂钯金属的纳米颗粒的合成又开辟了一条新的路径。
《溶剂稳定的钯金属纳米颗粒的制备》何武强 实验部分 1.1试剂及仪器 氯化钯(A.R)、氢氧化钠(A.R)、盐酸(A.R)、乙二醇(A.R)、三缩四乙二醇(A.R)、PVP(MW40000)。红外灯、磁力搅拌器(79-1型)、透射电子显微镜(Tecnai G220)。 1.2实验步骤 氯钯酸由氯化钯与盐酸反应后在红外灯下小心烤干得到。在室温条件下,向一定浓度氢氧化钠的三缩四乙二醇溶液中滴加高浓度三缩四乙二醇的氯钯酸溶液,同时在磁力搅拌器上搅拌,最后溶液的总体积为10mL,CH2PdCl4=3 mmol·L-1。溶液迅速地由棕红色变为透亮的黑色,立即加入一定量的PVP溶液即可。在60℃恒温条件下,向一定浓度氢氧化钠的乙二醇溶液中滴加高浓度乙二醇的氯钯酸溶液,同时在磁力搅拌器上搅拌,最后溶液的总体积为10 mL,CH2PdCl4=3 mmol·L-1。溶液迅速地由棕红色变为透亮的黑色,立即加入一定量的PVP溶液即可。 1.3 结论 通过实验我们可以看到,三缩四乙二醇和乙二醇作溶剂均能够得到粒径小，分布均匀的钯金属的纳米颗粒，Pd与NaOH的比例为1∶2,1∶3,1∶4,Pd与PVP的比例为1∶0.5,1∶1,1∶2,1∶5。Pd与碱(NaOH)的比例的调配以及保护剂的用量方面的工作还在进一步的探索中。这些工作为今后贵金属纳米材料的工业化生产及催化反应的应
水热法制备纳米氧化铈粉体 摘要：CeO2是一种价廉且用途极广的工业材料，具有广阔的市场应用前景。近年来，氧化铈纳米材料的形貌、尺寸控制以及性能应用方面已成为研究的热点之一。本论文对氧化铈进行结构、形貌以及光学性能的表征，分析了固相法，液相法，气象法制备纳米材料的优缺点并采用水热法制备出氧化铈纳米材料。 关键词：纳米CeO2；水热法；制备方法 Hydrothermal synthesis ，Preparation of nano-sized CeO2 particles Abstract：Ceria is a cheap and widely used industry material, which has a broad market applied prospect. In this paper, the preparation, characterization and optical properties of as ceria nanomaterials have been studied，the advantage and disadvantage of solid method ，liquid method and gas method have been contrasted and ceria nanomaterials were prepared by hydrothermal method. Keyword：nanometer CeO2；Hydrothermal synthesis；preparation method 随着纳米技术的不断进步，纳米CeO2由于粒径比较小，具有高的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特性，因此产生了与传统材料不同的许多特殊性质，成为近年来材料科学中研究的热点。CeO2作为稀土家族中一种重要的化合物,可用于汽车尾气净化催化材料[1]、高温氧敏材料[2]、固体氧化物燃料电池(SOFC)电极材料[3][4]、化学机械抛光(CMP)研磨材料[5]等行业，对人类改善工作条件、提高生活质量、保障身体健康,节约能源、加强环境保护具有重要的现实意义,并具有显著的经济效益和社会效益。 1 氧化铈纳米材料概述 1.1 氧化铈的结构和性质 由于Ce具有独特的4f 层电子结构，氧化铈属于立方晶系，是面心立方结构，具有萤石结构。所属点群为Fm3m点群。从热动力学方面讲，其（111）面是最稳定的。CeO2晶胞中的Ce4+ 按面心立方阵排列，O2-占据所有的四面体位置，每个Ce4+被8个O2-包围，而每个O2-则与4个Ce4+配位，如下图所示。氧化铈经高温(T>950°C)还原后，CeO2转化为具有氧空位、非化学计量比的CeO2-x 氧化物(0
相关主题
文本预览