Pd納米顆粒的形貌轉(zhuǎn)化及表面清潔研究.pdf

1、貴金屬納米顆粒的性質(zhì)與其尺寸、組成和形貌(或表面結(jié)構(gòu))等因素密切相關(guān)。近年來(lái)科學(xué)家們?cè)谫F金屬納米顆粒尺寸和形貌的控制合成中進(jìn)行大量研究,其方法多是改變反應(yīng)條件或進(jìn)行外延生長(zhǎng)。而利用預(yù)先制備好的納米顆粒進(jìn)行二次形貌改造的研究鮮有報(bào)道.
　　 此外,納米顆粒尺寸、形貌的可控合成往往需要引入一定的表面穩(wěn)定劑、保護(hù)劑或用于改變表面能的小分子。然而,這些表面保護(hù)、調(diào)控劑的引入,對(duì)納米顆粒的性質(zhì),特別是一些與表面密切相關(guān)的性能(如催化),產(chǎn)

2、生負(fù)面影響.本課題組的前期研究發(fā)現(xiàn),在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)還原乙酰丙酮鈀[Pd(acac)2]合成Pd納米顆粒的體系中,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和I-離子的共同引入可以很好地穩(wěn)定Pd｛100｝面,制備得到高質(zhì)量的Pd納米正方體。但在研究甲酸電催化氧化過(guò)程中,我們卻發(fā)現(xiàn)PVP和I-在立方體上的強(qiáng)吸附極大地阻礙了這些Pd納米顆粒的電催化性能的有效發(fā)揮。針對(duì)上述有關(guān)貴金屬納米顆粒的形貌調(diào)控與表面保護(hù)劑的兩大問(wèn)題,本論文以Pd納米立方

3、體為研究體系,主要目標(biāo)是探索形貌二次改造和減小表面保護(hù)劑負(fù)面影響兩個(gè)課題的可行性。論文的主要工作和結(jié)果如下:
　　 1)發(fā)展了有效將Pd納米立方體轉(zhuǎn)化為立方八面體的方法:Pd納米立方體的表面Pd原子易被氧化刻蝕并以Pd(Ⅱ)離子的形式溶解到溶液中,該離子可再被DMF還原并沉積于顆粒的新位點(diǎn),最終使Pd納米立方體轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)較為穩(wěn)定的立方八面體.同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),在該轉(zhuǎn)化過(guò)程中,Br-的引入使得形貌轉(zhuǎn)化率更高.這是由于,Br-在穩(wěn)定晶

4、面的同時(shí)可降低表面Pd原子的氧化能壘。由此,我們提出了“氧化-再還原”形貌轉(zhuǎn)化機(jī)理,并成功地將該機(jī)理應(yīng)用到了多晶Pd納米顆粒到納米立方體的轉(zhuǎn)化中.
　　 2)發(fā)展了Pd納米立方體的表面清潔方法:在適當(dāng)?shù)臏囟?130℃)下,通過(guò)將Pd納米立方體分散液暴露于CO,我們實(shí)現(xiàn)了對(duì)PVP和I-共同保護(hù)的Pd納米立方體的表面清潔。將該納米立方體應(yīng)用于甲酸催化氧化反應(yīng)中,其活性由原始的15.2 mA／mg提高到處理后的551.7 mA／mg(