銀基納米材料的制備及其電催化還原芐氯性能研究.pdf

1、氯代有機物是一種重要的有機化合物，其在化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)中得到廣泛使用。然而，氯代有機物在自然界中降解緩慢，危害周期長，且多數(shù)具有“三致”（致畸、致癌、致突變）作用，嚴重危害了人類的健康和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，對其進行有效的處理已經(jīng)迫在眉睫。在眾多降解方法中，電催化還原方法對氯代有機物的脫氯降解呈現(xiàn)出優(yōu)異的效果。其中，電極材料對降解反應(yīng)的速度和選擇性有明顯的影響，是實現(xiàn)電催化過程極為重要的因素。因此，針對氯代有機物的電化學降解，目前主要

2、集中于對電極材料的研究。研究結(jié)果顯示，銀電極材料對氯代有機物的還原表現(xiàn)出較好的電催化活性。然而銀金屬價格昂貴、資源匱乏，較大地限制了其工業(yè)化的應(yīng)用。為了降低成本和進一步提高催化劑對氯代有機物的電催化性能，本研究從銀催化劑入手，通過改變銀的結(jié)構(gòu)及形貌或者摻雜其他金屬及化合物，系統(tǒng)研究了所制備的銀基納米催化劑對芐氯的電催化還原性能。
　　論文的研究結(jié)果主要包括以下3個方面:
　　(1)在AgNO3/RuCl3/EG體系中，無任何

3、模板劑存在條件下，通過一步溶劑熱法，成功制備了具有一維和零維混合納米結(jié)構(gòu)的Ag-Ru催化劑。形貌表征顯示，不同質(zhì)量比的Ag-Ru材料具有明顯的形貌差異。其中，Ag10Ru1材料中的棒狀結(jié)構(gòu)的長度約為1μm，平均直徑約為40nm，具有較好的形態(tài)，且棒狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)率高達60％。晶體結(jié)構(gòu)與組成顯示，Ag-Ru材料具有面心立方晶型，其由Ag、Ru單質(zhì)以及少量的RuOx(x＞0)組成的。采用電化學方法考察了Ag-Ru催化劑對芐氯的電催化還原性能。結(jié)果

4、表明，與Ag納米顆粒、Ag納米棒相比，所制備的Ag-Ru催化劑對芐氯的電催化還原具有更優(yōu)異的電催化活性。這可能與Ag和Ru在催化芐氯還原過程中的協(xié)同效應(yīng)有關(guān)。
　　(2)在AgNO3/Ni(NO3)2體系中，采用PVP作為表面活性劑和模板劑，NaBH4作為還原劑，通過簡單的化學共還原方法，成功制備了不同質(zhì)量比的Ag-Ni材料。采用透射電子顯微鏡(TEM)、能量色散譜儀(EDS)、選區(qū)電子衍射(SAED)、X射線衍射儀(XRD)和紫

5、外可見吸收光譜(UV-vis)對所制備的材料進行表征。結(jié)果表明，所制備的材料為具有面心立方結(jié)構(gòu)的Ag-Ni合金納米顆粒，平均粒徑約為20nm。利用循環(huán)伏安法和計時電流法考察了Ag-Ni催化劑對芐氯的電催化還原性能。結(jié)果顯示，不同質(zhì)量比的Ag-Ni材料對芐氯的還原呈現(xiàn)不同的催化活性。與Ag納米顆粒相比，質(zhì)量比為5:1的Ag-Ni催化劑，催化性能最高。這可能與Ag和Ni在催化芐氯還原過程中的協(xié)同效應(yīng)有關(guān)。
　　(3)在AgNO3/Na

6、Cl體系中，采用乙二醇作為溶劑和還原劑，制備了不同投料質(zhì)量比的Ag-AgCl復合材料。利用XRD、UV-vis、SEM及EDS對Ag-AgCl復合材料的形貌、結(jié)構(gòu)及元素組成進行分析。結(jié)果顯示，平均直徑約為10nm的AgCl顆粒負載于納米級Ag顆粒表面。所制備的產(chǎn)物為Ag-AgCl的復合異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。分別利用循環(huán)伏安法和計時電流法考察了不同投料質(zhì)量比的Ag-AgCl復合催化劑對芐氯的電催化還原性能。結(jié)果表明，不同投料質(zhì)量比的Ag-AgCl