论文部分内容阅读
绿色合成多种形态和尺寸可控的贵金属纳米催化剂一直是众多研究的焦点。但是,如何进一步提高贵金属纳米材料的催化效率,降低贵金属纳米粒子的负载量,提高贵金属纳米材料的稳定性一直是研究者关注的热点和难点。基于此,本硕士论文基于绿色合成的策略,分别制备了RGO/Mn3O4/Pd、Mn3O4/PdCu@NC、Pd-Au-P/PDDA/RGO三种贵金属纳米复合材料。应用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,对所制备的贵金属纳米材料的组成、形貌和结构进行了表征。以氧化对苯二酚、还原对硝基苯酚(4-NP)和多巴胺(DA)的电化学检测为模型反应,采用循环伏安法(CV)、电流-时间曲线法(i-t)等电化学手段,对所制备材料的催化性能和反应机理进行了研究。主要内容包括:1.绿色合成高分散的RGO/Mn3O4/Pd纳米复合物及用于对苯酚氧化的研究。利用微波辅助加热法制备了RGO/Mn3O4,然后通过原位置换法负载Pd纳米粒子,成功制备了分散性高、粒径均一的RGO/Mn3O4/Pd催化剂。选用对苯酚(HQ)氧化为对苯醌(BQ)为模型反应,借助分析手段,测试一系列的反应条件下的催化剂的性能。实验表明,该催化剂可在4 min内促进HQ的完全氧化,其转化频率(TOF)为3613 h-1,为文献报道的Pd基和Ag基催化剂的数百倍。此外,该催化剂应用于苯酚衍生物的催化氧化时也具有高TOF值。2.制备N掺杂碳包覆的Mn3O4/PdCu复合物及其催化对硝基苯酚还原的研究。在制备了Mn3O4的基础上,使用乙二醇作为温和的还原剂,P123为模板剂在Mn3O4表面负载Pd-M(Cu,Au,Ni,Ag),再进一步包覆聚多巴胺(PDA),最后高温碳化,得到Mn3O4/PdCu@NC复合物。由于PdCu合金和Mn3O4载体间的协同催化作用,Mn3O4/PdCu@NC催化剂对催化4-硝基苯酚(4-NP)的还原反应具有优异的催化活性,明显高于Mn3O4/PdM@NC(M=Au,Ni,Ag)和商业Pd/C催化剂。由于NC壳的保护,所制备的催化剂在十个连续循环中仍保持超过90%的转化效率。3.基于Pd-Au-P/PDDA/RGO复合物构建多巴胺的电化学传感器在PDDA/RGO复合物的基础上,通过气液界面合成法制备了Pd-Au-P三元纳米粒子。在0.1 M PBS(pH 6.5)+5 mM DA溶液中采用循环伏安法(CV)测试,发现Pd-Au-P/PDDA/RGO修饰电极对多巴胺具有很好的电化学响应。通过对多巴胺氧化反应的动力学研究,表明多巴胺电化学氧化为不可逆过程符合Laviron方程。通过微分脉冲伏安法(DPV),证明了所合成的Pd-Au-P/PDDA/RGO传感器具有较低检测限和宽的线性范围,适合生物环境介质样品的检测。