金属纳米催化剂的制备及催化性能的研究

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随着纳米技术的快速发展,纳米催化技术也开始兴起,纳米催化剂由于颗粒小,其比表面积大,活性位点多,催化性能高已经成为各类行业不可缺少的一部分。纳米催化剂广泛的应用于有机,无机反应催化,新能源的制备,污水处理等方面。使用水热合成法制备的纳米单金属以及纳米复合材料可应用于催化有机,无机反应,新能源的制备以及污水处理。本论文的研究内容如下:第一章:综述部分,主要讲述了纳米催化剂的简介,性质,分类,催化应用,以及合成方法。第二章:我们使用水热合成的方法合成了6种不同形貌的钯纳米颗粒(Pd NPs)(包括二十面体,球体,纺锤体,立方体,棒状和线状)。我们使用透射电子显微镜,X射线衍射等表征了六种催化剂的形貌和组成,也通过还原Cr(VI)和Suzuki偶联的反应来研究它们的催化活性。我们发现催化活性与表面积密切相关,其大小顺序为:二十面体≥球>棒>纺锤体>立方体>线。钯二十面体在还原Cr(VI)中表现出比其他Pd NPs更好的催化性能,速率常数为0.42 min-1。第三章:我们发展了一种简便的一步水热法来制备三种不同的纳米材料分别为:二维(2D)MoS2纳米片,三维(3D)球形Cu S纳米粒子,和三维(3D)花状异质结构的MoS2/Cu S纳米杂化体并对其进行了表征。我们发现MoS2/Cu S纳米复合材料的形貌不同于MoS2纳米片和Cu S纳米粒子。我们使用电化学方法对MoS2纳米片,Cu S纳米颗粒和MoS2/Cu S纳米杂化体的析氢反应(HER)活性进行了研究。MoS2/Cu S纳米复合材料的HER活性优于MoS2纳米片和Cu S纳米粒子,这可归因于Cu S的良好电子传输能力和MoS2对氢离子的强还原能力。这种三维花状异质结构的MoS2/Cu S纳米杂化催化剂在可再生能源应用中展现出巨大的潜力。
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