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纳米颗粒因与宏观物质具有不同的能态结构和性质,近年来受到学术界的普遍关注。鉴于纳米金属颗粒不同形貌的表面对其物理、化学性能产生的独特影响,对颗粒的大小和形貌进行精确控制是十分必要的。当前关于金属纳米簇的形貌研究火热,人们对铂族金属的粒径控制进行了深入的探索,对于过渡金属纳米簇的合成与催化应用也有广泛的研究。然而对于过渡金属氧化物纳米簇的研究却十分稀少。本文旨在提供水溶性铂氧化物纳米颗粒的制备方法,探索颗粒尺寸控制因素,并对氧化铂纳米颗粒的催化性能进行初步的研究。
论文研究工作分两部分,主要内容如下:
1.水溶性铂氧化物纳米颗粒的制备利用过渡金属盐类在碱性条件下的水解反应,通过高分子稳定剂聚乙烯基吡咯烷酮的保护作用,制备出稳定的胶体纳米颗粒。探索颗粒尺寸的影响因素,通过改变反应条件控制氧化铂纳米颗粒的粒径。对制得的PtO2 进行表征。开展反应速率影响因素研究。
2.氧化铂纳米颗粒催化性能研究将制备的氧化铂胶体催化剂用于环己烯、环辛二烯、硝基苯的催化加氢反应,探索其进行非均相催化加氢的反应活性。尝试氧化铂胶体催化剂与氧化铝、活性炭、二氧化硅等载体的负载,比较氧化铂胶体催化剂与负载型催化剂及市售催化剂的催化性能。探讨氢气活化时间对反应活性的影响。
研究结果表明本法制备的氧化铂纳米颗粒的粒径小、分布窄、稳定。PVP 用量及体系的酸碱度对氧化铂纳米颗粒粒径和形貌产生影响,颗粒粒径随PVP 浓度减小而增大,随体系pH值的增加而减小。通过改变反应条件能将氧化铂纳米颗粒的粒径控制在0.9-51.7 nm 之间。发现醋酸钠浓度与缩合反应速率间的线性关系。证实NaAc本身的性质影响缩合反应的进行。
PtO2 良好的催化剂。将氧化铂胶体催化剂与氧化铝、活性炭、二氧化硅等载体负载,发现只有二氧化硅能够很好的吸附氧化铂。环己烯、环辛二烯、硝基苯体系催化加氢反应的尝试证实氧化铂胶体催化剂的催化活性优于负载型催化剂及市售催化剂,但是对于催化氢化环辛二烯的体系并没有表现出对双烯及单烯氢化良好的选择性。氢气活化催化剂的时间对催化性能产生影响。在缩短了氢气活化催化剂的时间后,催化反应的活性和反应进行完全的程度均有明显提高。