作为催化剂载体的单分散微米尺寸分等级孔碳球的制备与表征

摘要

多孔碳材料具有较高比表面积、化学稳定性、良好的导电导热性等特点,因而在吸附、催化、医药、传感和能源等方面具有广泛的应用前景,受到人们的普遍关注。迄今为止,各种形貌和微结构的多孔碳材料不断被成功制备出来。然而,如何通过调控粒径、分散性和孔径分布,以制备出单分散微米尺寸分等级孔碳球,仍是一重大的挑战。鉴于此,我们主要开展了以下工作:
　　我们以葡萄糖(Glucose)为碳源,经 N-甲基-D-葡萄糖胺(NMGA)改性的多孔交联高分子微球(Polymer/NMGA)为模板,水热合成复合微球(Polymer/Glucose)后,经高温碳化处理,得到单分散微米尺寸分等级孔碳球。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附测试等对多孔碳球进行了表征。结果表明,所得胶态碳球(直径3.81?m)呈单分散且孔径分等级分布(3.8 nm、37 nm)。
　　将所制备的多孔碳球(PCS)作为催化剂载体,吸附四水合氯金酸并原位形成金纳米粒子(AuNPs)。通过透射电镜(TEM)可知在 PCS孔道内负载的金纳米粒子的尺寸为15~30 nm。以硼氢化钠还原对硝基苯酚作为模型反应,研究 PCS/AuNPs的催化活性。结果表明, PCS/AuNPs具有很好的催化性能和较高的稳定性。

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第一章 绪 论

1.1 多孔碳材料概述

1.2 多孔碳球

1.2.1 多孔碳球简介

1.2.2 多孔碳球的制备方法

1.2.3 多孔碳球的应用

1.3 本文研究思路

第二章 单分散微米尺寸分等级孔碳球的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2 多孔碳球的制备

2.2.3 样品表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 水热模板法制备多孔碳球

2.3.2 样品的红外(FT-IR)表征结果

2.3.3 样品的粒径变化

2.3.4 样品的 XRD 表征结果

2.3.5 形貌和结构分析

2.3.6 热重(TGA)表征结果

2.3.7 氮气吸附脱附表征结果

2.3.8 优化实验条件

2.4 本章小结

第三章 负载金纳米粒子的多孔碳球的制备、表征及其催化应用

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 样品的制备

3.2.3 样品的催化应用

3.2.4 样品的表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 催化剂制备反应机理

3.3.2 样品的 XRD 表征结果

3.3.3 氮气吸附脱附表征结果

3.3.4 透射电镜表征结果

3.3.5 催化反应结果与分析

3.4 本章小结

第四章 全文总结与展望

参考文献

附录: 研究生期间的科研成果

致谢