聚膦腈納米材料的功能化及其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf

1、聚膦腈納米材料作為一種富含有N、P、S等雜原子的新型的有機(jī)/無(wú)機(jī)相互雜化而成的高分子材料，現(xiàn)已較為普遍的應(yīng)用于藥物載體、傳感器、電化學(xué)催化等方面，特別是作為催化劑載體在催化領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，人們已經(jīng)成功制備出具有可控的形狀以及尺寸的貴金屬納米粒子，但是由于其粒徑較小、比表面積較大，造成材料的比表面能增大，在催化反應(yīng)過(guò)程中貴金屬納米粒子很容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，從而降低了其的催化活性。此外，由于此類材料的價(jià)格通常較為昂貴，其單

2、獨(dú)作為催化劑使用造價(jià)較高。因此，選擇合適的催化劑載體（如多孔碳材料、活性炭、聚合物納米管、聚合物納米纖維、Fe3O4、SiO2等），將貴金屬納米粒子固載化制備出負(fù)載型的貴金屬納米催化劑成為解決上述問(wèn)題的有效途徑。
　　本文中，我們將富含羥基和雜原子的聚膦腈納米材料及其碳材料選作為貴金屬催化劑的載體，利用載體材料和表面負(fù)載上的貴金屬納米粒子之間的較強(qiáng)的絡(luò)合相互作用，成功的將較小粒徑的貴金屬納米粒子均勻的負(fù)載到了載體材料的表面，并深入

3、的研究了所制備出的貴金屬納米催化劑材料在對(duì)硝基苯酚（4-NP）催化還原這一典型的催化反應(yīng)中的催化性能。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）我們選用一種較為簡(jiǎn)單便捷的共同沉淀聚合法制備出直徑均一的富含大量雜原子的聚膦腈（PZS）微球。將所合成的PZS微球作為前驅(qū)體，經(jīng)過(guò)高溫碳化最終制備出仍保留有（N、S、P、O等）雜原子且具有較高比表面積的的多孔碳球（C-PZS）。此后將其作為催化劑載體，采用簡(jiǎn)便的微波還原法，在催化劑載體表面原位生長(zhǎng)Pt

4、 NPs。結(jié)果表明粒徑約為2nm的Pt納米粒子均勻的負(fù)載到多孔碳球的表面，這可以歸功于C-PZS催化劑載體材料上雜原子N、P、S等雜原子的存在，這些雜原子的存在可以作為Pt NPs成核過(guò)程中的活性位點(diǎn)進(jìn)而限制納米粒子的進(jìn)一步長(zhǎng)大。且最終制備的Pt NPs@C-PZS復(fù)合材料對(duì)于4-NP具有優(yōu)異的催化活性。
　?。?）為了進(jìn)一步提高催化劑對(duì)于4-NP催化還原反應(yīng)的催化能力，我們通過(guò)原位模板法成功制備出富含大量羥基的聚膦腈納米管（PZ

5、S NTs），并將其選作為催化劑載體，采用共同還原法將 Au-Ag雙金屬納米粒子以較小的粒徑均勻的負(fù)載到載體材料的表面。并通過(guò)調(diào)控兩種貴金屬前驅(qū)體溶液的配比可以簡(jiǎn)便的調(diào)節(jié)載體表面兩種貴金屬的負(fù)載量，進(jìn)而達(dá)到調(diào)控催化劑的催化性能的目的。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用此種簡(jiǎn)便的共同還原方法所制備出的Au-Ag@PZS NTs復(fù)合材料中Au-Ag NPs的粒徑較為均一（約為2-4nm）且在PZS NTs的表面分散較為均勻，經(jīng)分析主要原因是PZS