铑及其合金纳米颗粒形貌控制合成

摘要

铂族金属纳米材料因其特殊的物理、化学性质而在许多领域表现出广泛的应用前景。铂族金属纳米材料的性质与其纳米颗粒的粒径大小、形貌和表面结构密切相关。为提高铂族金属的使用效率，降低其使用成本，因而铂族金属纳米形貌控制合成备受关注。迄今为止，不同形貌的Pd、Pt纳米颗粒的控制合成已有大量研究，而Rh纳米颗粒形貌控制合成研究报道较少。Rh广泛用作CO氧化及众多有机反应的催化剂。因此，开展Rh纳米颗粒的形貌控制合成，对于探索提高其催化效率的有效途径具有重要意义。
　　以Na3RhCl6为前驱体，三缩四乙二醇（TEG）为溶剂和还原剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂，在适量十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）存在下，采用油浴法，合成得到平均粒径为7.5nm的Rh纳米立方块。分别利用透射电子显微镜(TEM)、粉末X-射线衍射(XRD)以及X-射线光电子能谱(XPS)对产物进行了表征。结果表明，CTAB对Rh纳米立方块的控制合成起重要作用。一方面，Br-1离子与Rh前驱体发生配位作用，降低了前驱体的还原速率，另一方面，Br-1离子在Rh（100）晶面的选择性吸附有利于Rh纳米立方块的形成。
　　以Na3RhCl6为前驱体，TEG为溶剂和还原剂，PVP为稳定剂，葡萄糖（C6H12O6·H2O）为添加剂，160℃油浴加热2h，制备得到形貌单一、大小均匀的四面体Rh纳米颗粒，平均粒径为18.4nm。反应产物分别用TEM、SEM、XRD及XPS等进行了表征。结果表明，C6H12O6·H2O和PVP的协同作用对Rh四面体纳米颗粒的控制合成起到重要作用，Na3RhCl6?PVP?C6H12O6最适宜摩尔比为1?10?40。所得到的Rh四面体纳米颗粒的电化学稳定性良好。
　　采用微波法，以H3RhCl6、H2PtCl6为前驱体，TEG为溶剂和还原剂，PVP为稳定剂，在适量KI存在下，合成得到平均粒径大小为30.4nm的Pt-Rh合金凹立方块纳米颗粒。反应产物分别用TEM、SEM、XRD、XPS及高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）等进行了表征。电化学性能研究显示，Pt-Rh合金凹立方块纳米颗粒催化甲酸及甲醇的电氧化性能明显优于商业Pt黑。

目录

声明

第一章 前言

1.1贵金属纳米材料简介

1.2 贵金属纳米材料的分类

1.3 贵金属纳米晶生长理论

1.4微波法

1.5贵金属Pt、Rh纳米材料形貌控制进展

1.6本论文研究设想

第二章 油浴法合成Rh纳米立方块

2.1实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 小结

第三章 油浴法合成Rh四面体纳米颗粒

3.1 实验部分

3.2结果与讨论

3.3 小结

第四章 微波法控制合成Pt-Rh凹立方块合金纳米晶

4.1实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文