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《吉林大学》 2011年
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碳纳米管/杂多酸/金属纳米粒子三元复合材料的制备及性能研究

李诗文  
【摘要】:自从1991年人们发现碳纳米管(CNTs)以来,它们的良好的电子和机械性能引起了国际上各个学科领域的广泛关注。与此同时,金属纳米粒子也由于其独特的性质成为最具研究意义的新材料。因此,人们为了结合两个功能纳米材料的特性,在合成碳纳米管/金属纳米粒子复合材料上做了很多研究工作。本文着眼于碳纳米管/金属纳米粒子复合材料的制备及性能研究,开发出一种以多金属氧酸盐(POM)为还原剂和保护剂合成金属纳米颗粒及碳纳米管/金属纳米粒子复合材料的方法,制备方法简单且绿色环保,对合成出的几种碳纳米管/金属纳米粒子复合材料进行了结构表征,并对其协同催化性能进行了深入的研究。这些研究结果将在文中详细介绍,具体概述如下: 1.我们开发出了一种步骤简单,环境友好在室温下即可反应的,金属纳米粒子和碳纳米管/金属纳米粒子复合材料的制备方法,体系中,多金属氧酸盐(POM)被用作还原金属离子的还原剂的同时,还用作金属纳米粒子的保护剂,复合材料体系中的连接剂。 2.利用透射电子显微镜,X射线光电子能谱,X射线衍射分析、紫外可见光谱等对金属纳米粒子和碳纳米管/金属纳米粒子复合材料的结构和形貌进行了细致深入的分析。 3.为了进一步了解合成碳纳米管/金属纳米粒子复合材料结构的影响因素,考察了改变实验条件对复合材料的影响,如改变反应物的初始浓度,改变碳纳米管的活化时间等,结果表明,可以简单的调整实验条件,实现对复合材料形貌的控制。 4.通过碳纳米管/金属纳米粒子复合材料红外光谱和拉曼光谱分析,证实了在复合材料中的多金属氧酸盐中的氧原子与羧酸基末端羟基之间形成了强烈的氢键。这表明多金属氧酸盐(POM中)被用来作还原剂的同时还是起到连接两种纳米材料的作用。由此我们提出了碳纳米管/金属纳米粒子复合材料的合成机制。 5.我们又选用了不同的催化反应来,评价所合成出的碳纳米管/金属纳米粒子复合材料的催化性能,结果表明制备出的复合材料表现出较好的光电催化活性。碳纳米管/金纳米粒子复合材料在可见光照射下的降解有机染料罗丹明B水溶液反应中具有显著的光催化活性,碳纳米管/铂纳米粒子复合材料在甲醇氧化反应中对比传统的Pt-C催化剂相比具有较高的电催化活性。与此同时,碳纳米管/银纳米粒子复合材料具有较高的氧气还原反应的电催化活性。这些结果,同时也说明了多金属氧酸盐作为复合材料的一部分,起到协同增强催化剂的催化活性的重要作用。这些实验结果,为新型纳米复合材料在环境保护,燃料电池等方面的应用提供了新的途径。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.1

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