Ag/PPY/Fe2O3复合纳米粒子的合成及催化性能研究

摘要

纳米α-Fe2O3是一种重要的半导体材料，导电高分子聚吡咯因具有电导率较高、抗氧化性、柔软、无毒等优点而日益受到人们关注。本文利用α-Fe2O3粒子做核，用聚吡咯做壳，最后在聚吡咯表面沉积银纳米粒子，制得了核/壳/壳结构的复合材料。作为导电高分子材料的聚吡咯，能够有效的将电荷运输到催化剂表面活性中心，增加催化剂表面负电子特性形成表面活性位，从而能够提高银的选择性和催化活性。
　　采用水解FeCl3溶液制备了单分散的准球形α-Fe2O3纳米粒子，其平均粒径为50nm。通过原位聚合法制备了PPY/Fe2O3核壳纳米粒子，讨论了反应因素对核壳纳米粒子结构的影响。利用TEM、XRD、FT-IR等分析测试手段对核壳纳米粒子的结构进行表征。确定了吡咯溶液浓度1.25×10-2 mol·L-1，PVP作表面活性剂，反应时间8h，反应温度25℃为制备PPY/Fe2O3复合纳米粒子的最佳条件。
　　在含有PVP的AgNO3水溶液中，分别于20℃、40℃和60℃下，利用PPY/Fe2O3纳米粒子表面的PPY还原AgNO3，制备了Ag/PPY/Fe2O3复合纳米粒子。应用TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis等手段对复合粒子结构和性能进行了表征。利用紫外-可见吸收光谱现场跟踪Ag/PPY/Fe2O3复合纳米粒子对罗丹明B与硼氢化钠、间硝基苯磺酸钠与硼氢化钠还原反应的催化作用，探讨了两种温度条件下合成的Ag/PANI/Fe2O3复合纳米粒子的催化性能。结果表明60℃下制备的Ag/PPY/Fe2O3复合纳米粒子中银的含量较大，且催化性能明显优于40℃下制备的Ag/PPY/Fe2O3复合纳米粒子。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 纳米复合材料概述

1．2 聚吡咯概述

1．2．1 聚吡咯的结构和导电机理

1．2．2 聚吡咯纳米粒子的应用

1．2．3 聚吡咯的合成方法

1．3 纳米银粒子概述

1．3．1 纳米银的制备方法

1．3．2 纳米银的性能及应用

1．4 聚吡咯／金属氧化物复合粒子的研究进展

1．4．1 聚合物／金属氧化物核壳结构纳米粒子的制备方法

1．4．2 聚吡咯／铁的氧化物复合纳米粒子的研究进展

1．5 纳米金属粒子／导电高分子／氧化物复合材料研究进展

1．6 本文选题背景及研究内容

第2章 原位聚合法制备PPY／Fe2O3纳米复合粒子及结构表征

2．1 PPY／Fe2O3复合粒子制备原理

2．2 实验原料与仪器

2．3 实验方法

2．3．1 单分散Fe2O3纳米粒子的制备

2．3．2 原位聚合制备PPY／Fe2O3复合纳米粒子

2．3．3 PPY／Fe2O3复合粒子的结构和性能的表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 Fe2O3基核纳米粒子的结构

2．4．2 PPY／Fe2O3复合粒子的结构

2．4．3 PPY／Fe2O3复合粒子的TG曲线

2．4．4 PPY／Fe2O3复合粒子的电导率

2．5 本章小结

第3章 Ag／PPY／Fe2O3复合材料的制备及表征

3．1 Ag／PPY／Fe2O3复合粒子的制备原理

3．2 实验试剂及仪器

3．3 实验方法

3．3．1 化学还原法制备Ag／PPY／Fe2O3复合材料

3．3．2 Ag／PPY／Fe2O3的结构和性能表征

3．3．3 Ag／PPY／Fe2O3的催化反应

3．4 结果与讨论

3．4．1 Ag／PPY／α-Fe2O3粒子的结构

3．4．2 Ag／PPY／α-Fe2O3复合粒子的TG曲线

3．4．3 Ag／PPY／α-Fe2O3复合粒子的电化学性能测试

3．4．4 Ag／PPY／α-Fe203复合粒子对罗丹明B的催化性能

3．4．5 Ag／PPY／α-Fe2O3复合粒子对间硝基苯磺酸钠还原反应的催化性能

3．5 本章小结

第4章 结论

参考文献

致谢