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贵金属纳米粒子的制备及其电催化性质的研究(3)

时间:2021-03-04 20:07来源:毕业论文
溶胶-凝胶法是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经热处理而成的氧化物或其他化合物固体的方法。溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组

    溶胶-凝胶法是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经热处理而成的氧化物或其他化合物固体的方法。溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物做前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,缓慢聚合,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出纳米亚结构的材料。论文网

1.1.3 晶种生长法   

    这种方法是以小的纳米粒为晶种,合成大纳米粒的方法。[11]通过控制适当的条件,可以制造粒径在50~110 nm之间的各种金纳米粒子。由于大粒径的金溶胶易聚沉,反应完毕后需加入适量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为胶体稳定剂。

1.1.4 反胶束法 

    本法亦称微乳液法。[12]反胶团是指表面活性剂溶解在有机溶剂中,当浓度超过临界胶束浓度(CMC)后形成亲水极性头向内、疏水有机链向外的液体颗粒结构,其内核可增溶水分子或亲水物质。微乳液一般由4种组分组成,即表面活性剂、助表面活性剂(一般为脂肪醇)、有机溶剂(一般为烷烃或环烷烃)和水。它是一种热力学稳定体系,可以合成大小均匀、粒径在10~20 nm左右的液滴。微乳液的组成确定以后,液滴的粒径保持定值。 

1.1.5 相转移法  

   [13]先将沉淀制成无机胶体,再用表面活性剂处理,然后用有机溶剂抽提,制得有机溶胶。经脱水、脱有机溶剂,即制得纳米材料。用这种方法制得的纳米材料优点是颗粒均匀、分散性好、原料回收率高。缺点是工艺多、有机溶剂消耗较多,需要注意回收。文献综述

    制备金纳米粒子的方法除了上面介绍的几种之外,还有如电解法、多相反应法、水热法、喷雾热解法等。

1.2  纳米金在催化中的应用[14,15]

金的化学稳定性好,但金纳米粒子由于小尺寸效应等表现出良好的催化活性。Haruta 等[16,17]自1989年陆续报道了Fe203、TiO2等担载高分散金纳米粒子后在 CO和H2的氧化、 NO的还原、水煤气反应、CO2催化加氢、甲醇燃烧反应中的高催化性能,引起了化学领域的广泛关注。

以注入 Mn、Fe、Co、Ni、Cu或其氢氧化物中的金纳米粒子簇 ([Au9(PPh3)8(NO3)3])作为催化剂,可使 CO在低温下即被氧化[18]。研究表明,经过煅烧后,由于形成了[Au(PPh3)]+小颗粒,金纳米粒子/Fe(OH)3体系的催化活性显著提高[19]。Haruta[20]研究发现,金纳米粒子的尺寸和几何形状对催化活性也有影响。

金纳米粒子还具有很好的电催化性能。沉积在玻碳电极上的烷基硫醇—金纳米粒子可将 CO[21]和CH3OH[22]电化学氧化为 CO2或者 CO32-。沉积于硼掺杂金刚石上、平均粒径为 60nm的金纳米粒子对O2还原的电催化活性要比多晶金粒子高20倍[23].金纳米粒子对CH3OH氧化和O2还原的良好电催化性能使其在燃料电池领域有着很好的应用前景。

金纳米粒子与 TiO2结合可以增强 TiO2的光催化性能。负载金纳米粒子的TiO2薄膜电极光电流响应是普通TiO2薄膜电极的2.2倍,对亚甲基蓝的光催化降解率可达92%,是普通TiO2薄膜的1.5倍[24

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