金、银、镍/一维基底纳米复合材料的制备及催化化学还原性能研究

摘要

金、银、镍金属材料作为一类重要的功能材料，引起了科学家的广泛关注，并在很多领域得到广泛的应用，如：催化、生物医药、电化学等领域。而由于它们大的比表面积、高表面能、高的表面活性，使之在制备过程中易团聚和氧化。因此，合成金、银、镍复合材料及其性能研究成为材料学研究的重要领域之一。本文旨在发展不同合成方法制备金、银、镍/一维基底复合材料，其中一维基底选用碳纳米纤维和羟基氧化铁，同时，对其形成机理和催化性能进行了研究。主要内容如下：
　　1.通过非共价键自组装成功地合成了碳纳米纤维/金纳米粒子(CNFs/Au)复合材料，具体合成方法分两步：第一步，利用硅烷化试剂将CNFs表面进行表面功能化；第二步，功能化的CNFs与金纳米粒子进行非共价键自组装。合成的复合物用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)及X射线能谱能谱(EDS)进行表征。CNFs/Au复合材料在催化4-硝基苯酚(4-NP)还原反应中，经过240 min可将4-硝基苯酚从100％减少至11％。另外，与单独的CNFs和Au纳米粒子相比，CNFs/Au复合材料具有更高的催化性能。
　　2.通过非共价键自组装成功地合成了碳纳米纤维/银纳米粒子复合材料(CNFs/Ag)。Ag纳米粒子通过连接剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)负载在碳纳米纤维表面。通过改变溶液中Ag纳米粒子与碳纳米纤维的质量比，可以得到含不同Ag量的CNFs/Ag复合材料。由于Ag纳米粒子和碳纳米纤维的协同作用，CNFs/Ag复合材料在催化硝基苯化合物（对硝基苯酚和对硝基苯胺）和有机染料（罗丹明B）还原反应中的催化活性比单独的Ag纳米粒子和CNFs高。
　　3.通过简单的一步法成功地合成了FexOy/Ag复合材料。其中基底羟基氧化铁的直径在250-500 nm范围内，银纳米粒子的直径为10-50 nm.通过改变原料的比例，合成了含不同银量的FexOy/Ag复合材料。FexOy/Ag复合材料通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)及X射线能谱能谱(EDS)进行表征。由于其独特的纳米结构，复合材料在催化硝基苯化合物和有机染料还原反应，表现出极高的催化活性，只需几分钟反应即完成。
　　4.通过简单有效的方法成功地合成了碳纳米纤维/镍纳米粒子复合材料(CNFs/Ni)。具体操作：先用丙烯酰胺对碳纳米纤维表面进行功能化，再与NiCl2和水合肼混合进行反应。通过对比实验，验证了丙烯酰胺在合成过程中的重要作用。同时，通过调节不同的实验参数，如：反应温度，镍盐的种类以及连接剂的用量等，实现了对碳纳米纤维/镍纳米粒子复合材料的可控合成。碳纳米纤维/镍纳米粒子复合材料在吸附有机染料及催化硝基苯化合物及重金属离子还原反应有很好的表现。

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第一章 绪论

1.1 金属纳米材料

1.2 金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)纳米复合材料的合成与应用

1.3一维纳米基底材料

1.4 催化化学还原反应应用

1.5 本论文的主要研究内容

参考文献

第二章 非共价键自组装制备碳纳米纤维/金纳米粒子复合材

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4 总结

参考文献

第三章 碳纳米纤维/银纳米粒子复合材料的制备及其催化性

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4 总结

参考文献

第四章 FexOy/银纳米粒子复合材料的制备及其催化性能的

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

第五章 碳纳米纤维/镍纳米粒子复合材料的制备及其性能的

5.1 引言

5.2实验部分

5.3 结果与讨论

5.4结论

参考文献

全文总结及展望

期间发表的文章及会议论文

致谢