基于CQDs的納米碳材料的設(shè)計(jì)、合成及其催化性能的研究.pdf

1、碳材料在多年的研究中主要是作為催化劑載體，其新的研究進(jìn)展是直接作為催化劑廣泛應(yīng)用于包括現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等主要領(lǐng)域。尋找和設(shè)計(jì)一種能夠直接作為高效催化劑的納米碳材料是至關(guān)重要的。碳量子點(diǎn)(CQDs)以及修飾的CQDs，引領(lǐng)著零維納米結(jié)構(gòu)這一新的領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和生物適應(yīng)性，同時(shí)具有很強(qiáng)且可調(diào)的熒光性由于其特殊的物理化學(xué)特性，得以在催化劑研究方面廣泛的應(yīng)用。本文從研究CQDs出發(fā)，設(shè)計(jì)合成了系列摻雜CQDs以及在半碳化材料中原位生

2、成CQDs，并探究了它們?cè)跉滏I催化、氧還原反應(yīng)以及碳?xì)浠衔镞x擇性氧化方面的應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過簡(jiǎn)單的電化學(xué)刻蝕法制備了三種不同尺寸的CQDs，包括大于10nm、5nm和1-4nm的CQDs，并用TEM、HRTEM、UV-Vis、FT-IR、Raman、PL等表征方法研究了催化劑的形貌及基本性質(zhì)，進(jìn)而探索了它對(duì)系列羥醛縮合反應(yīng)的氫鍵催化性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5nm的CQDs在可見光照射下對(duì)羥醛縮合反應(yīng)具有良好的催化效果和

3、穩(wěn)定性。⑵通過簡(jiǎn)單的火焰法制備了一系列的單/雙摻雜CQDs，包括B-CQDs、N-CQDs、P-CQDs、S-CQDs、BN-CQDs、PN-CQDs和SN-CQDs，并用TEM、EDX、XPS、AFM、UV-Vis、FT-IR、Raman、PL等表征方法研究了催化劑的形貌及基本性質(zhì)，進(jìn)而探索了它對(duì)氧還原反應(yīng)的催化性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BN-CQDs對(duì)氧還原反應(yīng)具有良好的催化效果和穩(wěn)定性。⑶利用纖維素和葡萄糖為原料，通過簡(jiǎn)單的方法制備了系列不同

4、碳化程度(100-900℃)的三維介孔碳球C-3DMPCS和G-3DMPCS納米碳材料，其中半碳化程度的C-3DMPCS-500和G-3DMPCS-600內(nèi)部結(jié)構(gòu)中原位的生成部分的CQDs。使用SEM、TEM、BET、Raman等表征方法研究了其形貌和性質(zhì)，進(jìn)而在無溶劑、以叔丁基過氧化氫為引發(fā)劑、空氣中的氧氣為氧化劑、可見光照射的條件下，探索了對(duì)順式環(huán)辛烯的選擇性氧化催化性能，發(fā)現(xiàn)半碳化的C-3DMPCS-500和G-3DMPCS-60