貴金屬-ZnO微納米結(jié)構(gòu)修飾的微反應(yīng)器的構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、微反應(yīng)器作為一種性能優(yōu)異的反應(yīng)容器，在化工、材料、生物等多個方面得到了廣泛深入的研究。隨著微反應(yīng)器功能化需求的增長，在微反應(yīng)器中構(gòu)建一些特定的微納米結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。ZnO不僅擁有優(yōu)異的光電性能而且容易實(shí)現(xiàn)摻雜、形貌控制方便，對微通道內(nèi)壁的改性效果優(yōu)異，構(gòu)筑ZnO微納米結(jié)構(gòu)修飾的微反應(yīng)器對拓展微反應(yīng)器的應(yīng)用研究具有重要意義。本文采用納米技術(shù)在玻璃毛細(xì)管微通道反應(yīng)器內(nèi)表面構(gòu)筑了多種不同形貌的ZnO微納米結(jié)構(gòu)，通過將不同的貴金屬負(fù)載于

2、微納米結(jié)構(gòu)表面，構(gòu)建得到多個不同用途的微反應(yīng)器;并基于這些微反應(yīng)器展開了一系列的應(yīng)用研究。
　　 利用濕化學(xué)方法將ZnO納米棒陣列生長于玻璃毛細(xì)管微通道反應(yīng)器內(nèi)壁，并通過負(fù)載Pt溶膠的方法將Pt納米顆粒負(fù)載于ZnO納米棒表面，成功構(gòu)建了Pt/ZnO納米棒陣列修飾的玻璃毛細(xì)管微反應(yīng)器。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、能譜(EDX)、X射線衍射(XRD)、高分辨透射電鏡（HR-TEM）對所得形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果表明，所得

3、Pt/ZnO納米棒陣列規(guī)則、均一，厚度約為2～3μm。將Pt/ZnO納米棒陣列修飾的微反應(yīng)器用于光催化降解苯酚溶液，當(dāng)停留時間達(dá)到180s時，Pt/ZnO-5納米棒陣列修飾的微反應(yīng)器對苯酚的降解率達(dá)到90％以上，表現(xiàn)出了快速、高效的光催化性能。通過對Pt/ZnO-5納米棒陣列修飾的微反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)光催化性能測試，發(fā)現(xiàn)連續(xù)使用110h之后，其催化效率依然可達(dá)到85％，表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。
　　 通過負(fù)載Pd溶膠的方法將Pd納米顆

4、粒負(fù)載于ZnO納米棒表面，成功構(gòu)建了Pd/ZnO納米棒陣列修飾的毛細(xì)管微反應(yīng)器。通過FE-SEM、EDX、XRD、HR-TEM對所得形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果表明，所得Pd/ZnO納米棒陣列規(guī)則、均一，厚度約為1～2μm。將Pd/ZnO-3納米棒陣列修飾的微反應(yīng)器應(yīng)用于催化Heck反應(yīng)，并對微反應(yīng)器的內(nèi)徑、流體流速、反應(yīng)時間等條件對催化效果的影響進(jìn)行了探索研究。結(jié)果表明微反應(yīng)器的內(nèi)徑為200μm、推速為40μL/h時，其催化效果最佳。且隨著

5、反應(yīng)時間的增加，催化產(chǎn)率逐漸提高。內(nèi)徑為200μm的Pd/ZnO-3納米棒陣列修飾的微反應(yīng)器催化Heck反應(yīng)時，僅需24min，產(chǎn)率即可達(dá)到100％。與傳統(tǒng)反應(yīng)容器相比，Pd/ZnO納米棒陣列修飾的微反應(yīng)器具有快速、高效的催化效果。
　　 通過濕化學(xué)的方法，實(shí)現(xiàn)了多種不同形貌的ZnO/Zn(OH)F核殼結(jié)構(gòu)在玻璃微通道內(nèi)表面的定向生長。通過FE-SEM、EDX、XRD、HR-TEM對所得形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并初步探討其生長機(jī)理。結(jié)

6、果表明，所得形貌規(guī)則、均一，厚度為2～30μm，制備所得物質(zhì)為ZnO/Zn(OH)F的核殼結(jié)構(gòu)。通過負(fù)載Pd溶膠的方法將Pd納米顆粒負(fù)載于各種不同形貌的ZnO/Zn(OH)F核殼結(jié)構(gòu)表面，成功構(gòu)建了Pd負(fù)載的ZnO/Zn(OH)F(Pd-ZnO/Zn(OH)F)核殼結(jié)構(gòu)修飾的毛細(xì)管微反應(yīng)器。將Pd-ZnO/Zn(OH)F核殼結(jié)構(gòu)修飾的微反應(yīng)器應(yīng)用于催化Heck反應(yīng)，并與ZnO納米棒陣列修飾的微反應(yīng)器進(jìn)行對比。研究表明Pd-ZnO/Zn(