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纳米催化剂制备及应用研究进展

纳米催化剂制备及应用研究进展随着现代科技的不断发展，纳米材料作为一种重要的功能性材料，受到了越来越多的关注和研究。

纳米催化剂是其中的重要一类，具有高效、经济环保等优点，在化学催化、环保等领域具有广泛的应用前景。

本文将从纳米催化剂制备方法、表征技术和应用方面对其进展研究进行探讨。

一、纳米催化剂制备方法1. 物理方法物理方法是纳米催化剂制备中最早采用的方法之一。

其主要通过溶胶-凝胶法、高温煅烧法等方式制备纳米催化剂。

溶胶-凝胶法是将溶液中的金属离子聚集成胶状物质，再经高温处理转化为固体的方法。

而高温煅烧法则是将金属盐在高温条件下还原，使其形成纳米金属颗粒。

2. 化学方法化学方法是纳米催化剂制备的另一种重要方法。

它通过还原、沉淀、水热法、共沉淀法、微乳法等方式，在水相或油相中加入还原剂或分散剂，将纳米材料制备出来。

其中水热法是将前驱体在高温、高压下合成出具有高比表面积和良好晶体结构的纳米材料的方法。

而共沉淀法则是通过混合金属离子，然后用碱性溶液沉淀固相前驱体。

3. 生物法生物法是近年来发展起来的一种新的制备纳米催化剂的方法。

其主要利用生物大分子如细菌、真菌等生物体对金属离子的还原、提取、固定等作用，将金属离子转化为纳米金属。

这种制备方法有很多优点，例如可控制、绿色环保、能在常压常温下进行等。

二、纳米催化剂表征技术为了得到高质量的纳米催化剂并对其性能进行研究，需要对制备的纳米催化剂进行表征和分析。

纳米催化剂的表征和分析内容主要包括表面态、晶体结构、构型、形貌、物化性质、元素组成及分布等。

1. 透射电子显微镜（TEM）技术透射电子显微镜是目前应用较广的一种纳米颗粒的形貌和微观结构分析方法，可观察到几十纳米以下的纳米颗粒。

利用TEM技术，可以得到纳米颗粒的粒径、形貌、分布、晶体结构等信息。

2. 扫描电子显微镜（SEM）技术扫描电子显微镜是利用电子束成像技术研究材料形貌和表面微观形态的一种分析方法。

这种技术可以直观、清晰地观察到纳米颗粒的表面形貌和结构。

纳米催化技术的应用

中国科学院兰州化学物理研究所在1991年成功地开发出了可同时消除微量H2S、 SO2、NH3和CH3SH等有恶臭气味的光催化剂和适合于消除封闭和半封闭空间微量有害气体的光催化空气净化器。古政荣等旧3研制的活性炭一纳米TiO2复合光催化空气净化网在功率为6w、波长为254nm的紫外杀菌灯照射3h后，甲苯甲醛、
2019-10-10
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空气净化
传统的空气净化技术大多采用活性炭吸附空气中的有毒污染物，但污染物本身
的处理仍然是一个问题。而以锐钛矿型纳米TiO2：催化剂为代表的光催化空气净化技术具有室温深度氧化、二次污染小、运行成本低和可望利用太阳光为反
应光源等优点，再加上纳米TiO2制备成本低、化学稳定性和抗磨损性能良好等优点，在空气尤其是在室内空气的深度净化方面显示出了巨大的应用潜力。
2019-10-10
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汽车尾气净化
纳米级的Fe、Ni与TiO2和Al2O3等载体在700 - 1000℃下的烧结体也可以代替贵金属而作为汽车尾气净化剂。用惰性气体蒸发冷凝法制备的Fe、CO、Ni纳米粒子（30nm）和TiO2及Al2O3载体混合后，在700 - 1000℃下焙烧得到的催化剂能有效降低尾气中的CO、 NOx和烃含量，其净化率相当于最好的铂催化剂并且寿命比较长。纳米光催化技术也是净化汽车尾气的有效手段之一。如在建筑物的外墙板上、隧道内照明灯和高速路两旁路灯灯罩玻璃上涂以纳米TiO2涂层，可以净化由于各种汽车、摩托车排出的NOx 、油、积炭及扬起的尘埃，并能够杀菌防污。
TCE、H2S、 NH3和CO的净化率分别为98.8%、98.5%、99.5%、99.6%、96.5%和 60.1%，活性炭还可以原位再生。周宇松等在负载型纳米TiO2光催化剂分解炼油厂典型的恶臭、有毒有害气体H2S、甲基醇与乙硫醇模拟试验的基础上，研制出纳米光催化空气净化样机，可以快速分解H2S气体，有希望得到推广应用。

纳米金催化剂及其应用

纳米金催化剂及其应用一．纳米金催化剂的发展早在1972年，Bond在一篇综述中就指出，第Ⅷ族金属，特别是钯、铂的催化活性都要远高于金的催化活性。

金属催化剂主要使用第Ⅷ和ⅠB族的12个金属。

用得最多的是3d金属元素Fe、Co、Ni、Cu，4d金属元素R h、Pd、Ag，以及5d金属元素Pt。

因此在选用催化剂活性组分的时候，很少在第一时间考虑使用金。

1985年Schwank的综述中则这样的评价金的催化剂性：尽管本身不具有反应活性，但金的存在，能够影响第Ⅷ族金属的活性和选择性。

而到1999和2000年，Bond和Thompson就金的催化行为相继发表综述性的文章。

这足以证明，金已经被作为一种具有优异催化性能的金属元素来使用。

特别是在一些多相或者均相反应中，金的催化活性和选择性引起了人们的广泛注意。

而这个有无到有、到丰富的过程，仅仅花了15年。

在这15年的时间里，大量的研究工作彻底改变了改变了人们对金催化惰性本质的看法。

20世纪80年代中期，关于金催化剂的研究，相继出现了两个突破性进展。

1985年发现，英国威尔士大学的Hutching教授，发现纳米金催化剂是催化乙炔氧氯化反应最好的催化剂：1987年，日本学士春田正毅博士发现，负载型纳米催化剂具有低温催化CO的功能。

这些研究工作，在当时并没有引起高度重视，但是自从进入20世纪90年代，越来越多的人意识到将纳米金负载在氧化物载体上所产生的新的多相催化行为，对丰富催化剂的制备科学以及催化理论将产生重要影响。

20世纪90年代中期，有关纳米金的研究引起一些国家的注意。

在日本美国英国以及意大利等发达国家，集中了相当的人力物力展开此方面的科学研究。

有关纳米金方面的研究论文如雨后春笋般见诸各期期刊。

关于金催化剂的研究呈现出不断深入逐步扩展的局面。

目前，以纳米金作为主题的国际性催化会议，已经举办了三次，也进一步说明，学术界以及产业部门对金的催化作用给予极大的关注，并预示着金催化剂具有不断增长更广泛的应用前景。

纳米金粒子制备及应用研究进展

纳米金粒子制备及应用研究进展纳米技术在21 世纪将发挥极为重要的作用,是未来纳米器件、微型机器、分子计算机制造的最可能的途径之一。

纳米材料学作为纳米技术的重要组成部分也将会受到更广泛的重视。

科学家们利用纳米颗粒作为结构和功能单元,可以组装具有特殊功能如特殊敏感性和光、电、化学性能的纳米器件。

金属纳米颗粒由于其在量子物理,信息存储,复合材料等方面的潜在应用而引起了人们的注意。

其中,金纳米粒子由于其优异的导电性能,良好的化学稳定性及其独特的光学、催化特性而吸引了更多的目光。

这主要是因为:金是一种惰性元素,其化学稳定性良好;金和硫元素之间可以形成一种非常稳定的键合作用,这有利于在其表面组装带有各种官能团的单分子层。

由于纳米金粒子这些特有的化学性能以及独特的光、电性能,自上世纪80 年代至今,化学界对纳米金粒子的应用及其功能化研究方兴未艾。

本文综述了近年来纳米金粒子的制备及应用研究进展。

纳米金粒子的制备方法一．化学还原法制备法超细金粉制备原理:将金化合物的适当溶液通过化学还原而得到单质金粉.1.抗坏血酸为还原剂生产超细金粉工艺①王水溶金将黄金用去离子水冲洗,在置于稀硝酸中煮洗5~10min后,适当加热以启动反应,当反应较为平缓后,可再加入少量王水,直至大部分尽快获金粉溶解.反映结束时应保证体系中有少量未反应的黄金存在,即在投料时必须保证黄金的过量.②浓缩,赶硝将溶金液倾入另一烧杯中，用水洗净未反应的金块或金粉，转入下一循环使用。

洗液并入溶金液。

加热并在此过程中滴加浓盐酸以赶尽氮氧化物，过滤，滤液转入旋转蒸发皿进行浓缩结晶，然后配成适当浓度的水溶液。

③还原将抗坏血酸配成饱和溶液，在不断搅拌下，将氯金酸溶液滴加到抗坏血酸溶液中，滴加完毕后继续搅拌1h，静置沉降。

④清洗、干燥和筛分将上层清液倾出，用水和乙醇以倾析法清洗金粉。

所得金粉置于真空干燥。

冷却后，将金粉过筛分级，得到不同粒度的球形金粉末。

2.Na3C6H5O7 柠檬酸钠为还原剂制得纳米金颗粒粒径在15-20nm 之间Na3C6H5O7 为还原剂时，柠檬酸钠与氯金酸的摩尔比为1.5：1 时最佳；采用HAuCl4 溶液加入到加热的Na3C6H5O7 与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液Na3C6H5O7 溶液加入到室温的NaBH4 与PVP 混合溶液制得的纳米金溶胶的颗粒分散性好，粒径小且更均一。

纳米催化剂研究进展

近年来，纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究
领域，中最典型的实例就是纳米催化剂（ｏａａｓ其ｍｎｃｔ１ｔ— ｙＮｓ的出现及与其相关研究的蓬勃发展。ＮＣ具有比表面积Ｃ）ｓ
化速率提高了１０倍。０
１３量子尺寸效应．
示）。下面仅就其中几种常见ＮＣ进行介绍［。ｓ７叫］
孔径尺寸及其分布等［ ”。有研究表日［当微粒粒径由１月钔，０帆
减小到１Ｂｎ时，ｉ表面原子数将从２增加到９。这不仅使００
得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增
纳米催化剂制备表征催化活性微观结构应用
制备方法及其表征手段；最后对其研究动态进行了分析，测了其可能的发展方向。预
中图分类号：Ｂ８；Ｑ２Ｔ３３Ｔ４
ＰｒｇｅｓｉＲｅｅｒｈｏｎｏａａｙｔｏｒｓｎｓａｃｆＮａｃｔｌｓｓ
维普资讯
・
８・
材料导报
２００６年５月第２专辑 Ⅵ ０卷
纳米催化剂研究进展
李敏，崔山山
（天津大学理学院化学系，天津３０７）００２
摘要
关键词
简要介绍了纳米催化剂的基本性质、独特的催化活性等；并较详细地介绍了纳米催化剂分类以及常见的
易结合其它原子来降低表面张力。此外，ｅｅＰｒｚ等［为ＮＣ们认ｓ的表面效应取决于其特殊的１６种表面位置，这些位置对外来吸附质的作用不同，而产生不同的吸附态，从显示出不同的催化活

纳米科技与纳米材料新进展PPT

物理学：开发物质潜在信息，研究纳米固体的重要物理问题。
纳米化学：组合的艺术。研究纳米结构与合成的科学。
纳米材料学：奇异性探索。研究纳米材料制备与性能。
8
纳米生物学：纳米机器人。研究纳米生物学原理、生命信息、机器人。
纳米电子学：控制单个电子。研究新一代电子器件原理、特性及工艺。
纳米技术向产品精细化、微型化的方向发展，和其它技术相互促进。
纳米材料向应用开发研究和产品工业化的方向迈进。
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结束语
中国纳米项目首席专家张立德：纳米材料的应用与开发，提供了一个千载难逢的大好时机，机不可失，时不再来。我们必须抓住这次机遇。
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个人观点供参考，欢迎讨论！
多，表面积大。影响化学反应性、催化、吸附、熔点等。体积效应：周期性边界破坏。影响光吸收、催化、磁、热、熔点等。界面效应：纳米固体有巨大的界面。影响机械性能如韧性，烧结等。
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化学反应性：反应性增强，燃烧反应加剧，高阻燃效率，大的化学吸附。
催化性质：高催化活性，提高反应选择性
光催化：催化效率高，促使多电子反应活化，活化中心数目多。
磁学性质：矫顽力上升，磁化率、超顺磁性。
电学性质：超导Tc下降，原子扩散率提高，电导下降，通道电阻效应。
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冶金工业：粉末冶金、冷冻机等。生物与医学：诊断、定向医疗、细胞
分离、控制生化反应。光学材料：电子显微镜、核磁共振、太
阳能、吸波材料。电子材料：高效电子元件、高密度信
息贮存、超导、压电、压阻薄膜。
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纳米材料的应用
磁性材料：磁记录材料、永磁材料、磁流体。
高效催化剂：火箭燃料、有机合成、无机催化。

PPT图解杨培东Chem. Rev. 纳米颗粒催化剂的表面与界面控制

可达60纳米。而较大的颗粒(11-0 nm)则演化为纳米孔
结构，初始Ni含量损失较大(图k)。
2. 氧还原反应ORR
2.4 Pt基纳米催化剂
2.4.3 开放式结构
➢ 介孔结构 ➢ 纳米笼 ➢ 纳米框架
3. 电催化CO2还原
3.1 基本理论
电催化二氧化碳还原可以产生一系列的产物，从简单的产物如一氧化碳或甲酸盐到更复杂的分子如正丙醇。到目前为止，已经确定了16种以上的产品，可以根据它们的碳原子数或产生它们所需的电子传递数来分类。
Li等人用ZnO-ZrO2纳米颗粒和Zn改性的SAPO-34 沸石制备了ZnZrO/SAPO串联催化剂，该催化剂对C2-C4烯烃的选择性高达80% - 90%。ZnO-ZrO2 纳米颗粒通过CO2加氢生成甲醇，而SAPO可催化甲醇生成烯烃。其优异的选择性归功于两个反应的协同耦合。
4. 用于串联催化的纳米材料
根据串联催化机制，Au/Cu较纯Au或Cu 更倾向于在低过电位下生产 C2+ 醇。此时，金纳米粒子将CO2还原成CO，而后在Cu表面进行选择性的C-C耦合，生成 C2+醇。
• 因此，所考虑的催化剂结构因素可能因所需产品的不同而不同。
3.2 CO2RR催化剂
3.2.4 铜基纳米材料
3. 电催化CO2还原
3.3 其他催化剂
3. 电催化CO2还原
3.4 多金属催化剂
4. 用于串联催化的纳米材料催化界面所发生的催化顺序反应。 • 串联催化、序贯反应耦合，通过一个单一的纳米催化剂催化与多个相邻活跃的位点，它
第二种路线是将CO2加氢制甲醇和随后的甲醇制烃过程。包括甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)和甲醇制汽油(MTG)过程)，可在酸性体系下进行组合。

负载型纳米金催化剂的研究进展

负载型纳米金催化剂的研究进展李霖;曾利辉;高武;杨乔森;金晓东【摘要】金是一种高化学惰性金属,其纳米粒子具有独特的结构和性质,在催化、光电传感器和生物医药等领域应用广泛.研究表明,负载在金属氧化物等载体上的纳米金粒子具有很高的催化活性,特别是在CO低温催化氧化中,催化效率明显高于其他类型贵金属.纳米金催化剂的研究已经具有了相当的深度和广度,在工业催化和环境保护等领域显现出重要的发展前景和商机.%Gold has high chemical inertness and gold nanoparticles with unique structure and property have been used in catalysis,photoelectric sensor,biological medicine,and many other fields.Many studies have shown that gold nanoparticles have high catalytic activity when loaded onto metal oxides or other car-riers,especially in catalytic oxidation of CO at low temperature in which gold nanoparticles have higher catalytic efficiency than other precious metals.Nanometer gold catalysts have been studied deeply and widely.And nanometer gold catalysts show important development prospects and opportunities in industrial catalysis,environmental protection and other fields.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2017(025)012【总页数】6页(P14-19)【关键词】催化剂工程;负载型纳米金催化剂;纳米粒子;金属氧化物【作者】李霖;曾利辉;高武;杨乔森;金晓东【作者单位】西安凯立新材料股份有限公司,陕西省贵金属催化剂工程研究中心,陕西西安710201;西安凯立新材料股份有限公司,陕西省贵金属催化剂工程研究中心,陕西西安710201;西安凯立新材料股份有限公司,陕西省贵金属催化剂工程研究中心,陕西西安710201;西安凯立新材料股份有限公司,陕西省贵金属催化剂工程研究中心,陕西西安710201;西安凯立新材料股份有限公司,陕西省贵金属催化剂工程研究中心,陕西西安710201【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6;O643.36金是一种高化学惰性金属，其纳米粒子具有独特的结构和性质,在催化、光电传感器和生物医药等领域应用广泛。

纳米科技与纳米材料新进展23页PPT

45、法律的制定是为了保证每一个人自由发挥自己的才能，而不是为了束缚他的才能。—— 罗伯斯庇尔
谢谢！
51、天下之事常成于困约，而败于奢靡。——陆游 52、生命不等于是呼吸，生命是活动。——卢梭
53、伟大的事业，需要决心，能力，组织和责任感。 ——易卜生 54、唯书籍不朽。——乔特
55、为中华之崛起而读书。 — Nhomakorabea周恩来
纳米科技与纳米材料新进展
41、实际上，我们想要的不是针对犯罪的法律，而是针对疯狂的法律。 ——马克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就像影子跟随着身体一样。— —贝卡利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进步。— —杰弗逊 44、人类受制于法律，法律受制于情理。— —托·富勒

新型纳米催化剂的研究进展

新型纳米催化剂的研究进展随着工业化的飞速发展和环境问题的日益严峻，催化剂的研究变得越来越重要。

的确，催化剂的作用与我们生活息息相关，涉及能源、化学、制药、冶金、材料等多个领域。

而随着科技的不断进步，新型催化剂的研究也在不断涌现，其中最引人注目的是新型纳米催化剂。

一、纳米催化剂的定义和优点纳米催化剂是指颗粒大小在1-100纳米之间的催化剂，具有比传统催化剂更高的催化活性和选择性，同时对环境污染的影响也有显著改善。

纳米催化剂具有三个主要的优点：1、表面积大：由于颗粒小，纳米催化剂的比表面积更大，因此反应地区增多，催化活性提高。

2、可控性:纳米颗粒的尺寸和形状可以通过合理的合成方式进行控制,从而控制催化活性。

3、无毒性：纳米颗粒通常单纯由无毒元素或化合物组成，具有无毒、生物相容性。

二、新型纳米催化剂的分类新型纳米催化剂可分为基于金属、基于非金属和基于金属/非金属复合的催化剂。

1、基于金属的纳米催化剂金属纳米催化剂通常由单到几个金属的纳米颗粒组成，这些金属可以是铂、钯、镍、铜等。

这类催化剂具有较好的催化活性和选择性，同时结构简单，易于合成。

2、基于非金属的纳米催化剂非金属纳米催化剂是指由非金属元素构成的纳米颗粒。

通常包括二氧化钛、氧化铁、氧化锆、硅等。

这些非金属纳米催化剂具有良好的热稳定性和化学稳定性，在酸性或碱性条件下均具有优异的催化效果，广泛应用于催化转化和有机合成。

3、基于金属/非金属复合的纳米催化剂金属/非金属复合的纳米催化剂通常由金属纳米颗粒和非金属纳米颗粒组成。

比如负载铂纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒的复合催化剂在甲醇制氢反应和乙酸氢化反应中具有很好的催化活性和选择性。

三、新型纳米催化剂的研究进展分析1、金属纳米催化剂研究近年来，基于金属纳米催化剂的研究偏重于提高其催化活性和高选择性，同时应用于一些具有重要的工业应用领域，例如C-C 键偶联反应、氧化反应、加氢反应和脱氢反应等。

同时，通过神经网络算法和模型推断，寻找新的高活性、高选择性的金属纳米催化剂具有前景。

纳米金催化剂低温催化氧化甲醛和一氧化碳的研究

一
采用均相沉积沉淀法制备含金质量分数为５％的ＡｕＣＯ催化剂。将氯金酸（ＡＣ４水溶液加／ｅ２Ｈｕ１）
入Ｃ（’ 体的悬浮液中，入过量尿素，烈搅拌ｅ）载加剧下加热至８ ℃ ，０保持２，止加热，ｈ停老化２。过滤，ｈ洗涤至检测不到氯离子（用硝酸银溶液检测）在８，０
发现Ｐ／ｉ２Ｍｎ２以在室温下和甲醛发生ｔＴＯＬ、Ｏ【可０
数为Ｏ５．％的甲醛达到５％转化的温度都在５００℃ 左右。ｓｅ【－］备的以氢氧化铈为载体的纳ｈｎ等１１制１２
米金催化剂，８在０℃ 可以实现甲醛的全转化。目
前，于纳米金催化剂室温消除甲醛的研究尚未见关
报道。
本文采用沉积沉淀法制备了一系列的纳米金催
化剂，以催化ＣＯ氧化和甲醛氧化作为探针反应，考察了不同焙烧温度对催化剂催化两个氧化反应的活
性规律，进一步借助各种表征手段初步探讨了纳米金催化剂对两个体系可能的活性机理。
个体系Ｊ。关于消除甲醛的研究，早的实验最
表明【纳米金催化剂具有同铂、催化剂类似的ｌ，钯催化甲醛氧化能力，种贵金属催化剂催化体积分三
收稿日期：０８０—３２０ —３０基金项目：国家自然科学基金（Ｏ４０５２７７１）２６３０／０００２

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56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇来自地走到底，决不回头。 ——左
纳米金催化剂研究进展
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯