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立方倍半硅氧烷树枝状分子稳定的纳米金属簇的制备及催化加氢性能

作　者: 李秀丽
导　师: 杨平
学　校: 苏州大学
专　业: 物理化学
关键词: 立方倍半硅氧烷 金属纳米簇 芳香醛 催化加氢
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


合成了立方倍半硅氧烷树枝状分子（OAAPS），以其为稳定剂制备了一系列贵金属纳米簇催化剂并做了以下相关研究：（1）三氯硅苯烷（PhSiCl3）为原料，经过水解制得苯基立方倍半硅氧烷（OPS），苯基经过硝化成为硝基苯立方倍半硅氧烷（ONPS），硝基还原成氨基得氨基苯立方倍半硅氧烷（OAPS）。氨基与氯乙酸甲酯反应得二乙酸甲酯胺基苯立方倍半硅氧烷（OMAAPS），酯基经过水解得最终目标产物——二乙酸胺基苯立方倍半硅氧烷树枝状化合物（OAAPS）。这五种立方倍半硅氧烷分子用核磁1H-NMR，红外FT-IR，元素分析进行了结构表征。（2）以树枝状立方倍半硅氧烷分子（OAAPS）为稳定剂，硼氢化钠还原法制备Pt，Pd，Ru，Au纳米单金属簇催化剂，并用OV-Vis、FT-IR、TEM和XRD等手段对金属纳米粒子进行了表征。在相同金属与稳定剂摩尔比的条件下(nmetal/nOAAPS=7：1)，制备出的Pt，Pd，Ru，Au金属粒子的粒径范围分别为1.6±0.3，1.4±0.2，1.3±0.2，2.5±0.7nm。这些溶胶的稳定性及催化活性都与金属／稳定剂的比例有关，Pt，Pd，Ru，Au与OAAPS比例分别在1-30，1-35，1-25，1-40范围内，金属纳米溶胶都有很好的稳定性可以在室温下保存几个星期甚至一年多而不发生聚沉。Pt溶胶在常温常压下对苯甲醛和醚醛加氢的催化活性（TOF）分别为28和31；同样条件下，Pd溶胶对苯甲醛的催化加氢转化率4h可达97.9％；而Ru溶胶在常温常压下对各芳香醛加氢反应几乎没有催化活性。另外，OAAPS稳定的金属纳米溶胶对pH值敏感，调节体系pH可以达到溶胶可逆自动聚沉和分散的效果，使催化剂的回收利用非常方便。经过八次回收使用的Pd纳米溶胶催化苯甲醛3h其转化率仍能达到92.54％。（3）以树枝状立方倍半硅氧烷（OAAPS）为稳定剂，采用乙醇回流还原先制备得Pt纳米单金属粒子，再以Pt纳米颗粒为“晶种”，加入的第二种金属盐通过吸氢还原制得Pt／Pd，Pt／Au，Pt／Ag双金属纳米簇，用UV-Vis、XRD和TEM对它们进行了表征。TEM表征结果表明当两种金属的比例为1：1，n（metal1+metal2）／nOAAPS=30：1时，Pt／Pd，Pt／Au，Pt／Ag双金属纳米粒子的平均粒径和标准偏差分别为2.6±0.5nm，3.1±0.7nm，2.3±0.3nm。比较了不同金属比例下Pt／Pd(Pt30／Pd0，Pt20／Pd10，Pt15／Pd15，Pt10／Pd20，Pt0／Pd30)金属溶胶对苯甲醛和醚醛催化加氢的催化活性，发现Pt／Pd双金属纳米溶胶的催化活性要明显地优于单金属Pt纳米溶胶或Pd纳米溶胶的催化活性，且当Pt：Pd=2：1，n(（metal1+metal2）／nOAAPS=30：1时，Pt／Pd双金属溶胶对苯甲醛和醚醛的催化活性最好，反应2h，苯甲醛和醚醛的转化率就分别达到了99.42％和92.64％。通过调节体系pH，也可以非常方便地回收Pt／Pd双金属纳米催化剂，经过五次回收后Pt／Pd双金属催化醚醛4h后的转化率仍然能达到83.7％。另外，考察了相同比例下(nmetal1／nmetal2=2：1，nmetal／nOAAPS=30)Pt／Au，Pt／Ag双金属对醚醛的催化活性。发现Pt／Au，Pt／Ag双金属纳米溶胶对醚醛的催化活性都低于Pt／Pd双金属纳米溶胶的催化活性，Pt／Au，Pt／Ag双金属纳米溶胶催化醚醛2h后转化率分别只有22.79和2.36％。

全文目录


中文摘要  3-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-39
  1.1 引言  8-9
  1.2 纳米金属簇简介  9-13
  1.3 稳定纳米金属簇的方法  13-18
  1.4 倍半硅氧烷  18-30
  1.5 本课题的研究依据与内容  30-32
  参考文献  32-39
第二章 立方倍半硅氧烷树枝状分子的合成和表征  39-51
  2.1 引言  39
  2.2 立方倍半硅氧烷的合成实验和表征  39-49
  2.3 结论  49-50
  参考文献  50-51
第三章 立方倍半硅氧烷(OAAPS)稳定的纳米单金属溶胶的制备、表征及其催化加氢性能  51-73
  3.1 引言  51
  3.2 实验部分  51-53
  3.3 结果与讨论  53-69
  3.4 结论  69-71
  参考文献  71-73
第四章 立方倍半硅氧烷(OAAPS)稳定的纳米双金属溶胶的制备、表征及其催化加氢性能  73-88
  4.1 引言  73-74
  4.2 实验部分  74-75
  4.3 结果与讨论  75-85
  4.4 结论  85-87
  参考文献  87-88
总结  88-90
硕士期间发表和交流的论文  90-91
致谢  91-92
详细摘要  92-94

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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