论文部分内容阅读
贵金属纳米催化剂因其广泛的应用前景，一直是人们研究的热点。而随着研究的深入，其表界面结构控制的重要性日益凸显。尽管近年对贵金属纳米催化剂的表界面控制已有不少研究，但在分子水平上理解相关表界面调控的机制研究还有待深入，仍然有很多空间。为此，本论文重点开展钯纳米晶体的表界面结构控制和催化性能方面的研究，主要研究结果如下: 第一章:先简要的介绍了贵金属催化剂的特征及应用，而后详细介绍了影响贵金属纳米催化剂性能的参数，如尺寸，组成，表界面结构等。其中特别强调了表界面调控的重要性，并就目前的研究进展做了综述。而后又用专节总结了CO在贵金属纳米晶合成中的作用，介绍了多枝状贵金属纳米晶的研究进展。之后简述了贵金属纳米晶和H2的相互作用方面的研究进展。最后阐述了本论文的选题依据和研究内容。 第二章:使用H2/CO混合气，实现了钯四角叉纳米晶的可控合成。通过XRD表征，结合理论计算，对钯纳米晶的生长机理进行了深入的研究。我们发现在合成中引入的氢气使得钯转化为氢化钯，其形成有效地减弱了CO在纳米晶表面的吸附，是可控合成钯纳米四角叉的关键。研究中还有效地利用XRD及UV-Vis-NIR光谱来跟踪钯纳米晶的H2释放行为。对钯纳米四角叉的催化性能的初步研究表明，其具有优于商用钯黑的甲酸电催化氧化活性，对苯乙烯的催化氢化也有很高的活性。 第三章:介绍了CO辅助的钯纳米晶的可控合成。仅使用CO合成出Pd(111)面为主要暴露晶面的钯纳米四面体。此处，采用热还原法代替逐步升温法，有效地降低CO在Pd(111)面的覆盖度是合成的关键。另外一部分工作是使用低压的CO，同时借助Br-的刻蚀作用，成功合成出具有双节结构的钯纳米四角叉。 第四章:通过乙炔在钯纳米晶体表面的聚合，成功构建了钯—反式聚乙炔的金属有机界面。该界面增强了钯纳米晶体表面的疏水性，有利于富集疏水性底物在催化活性中心的富集。因而在氢化反应中，大幅提高钯纳米晶体的催化活性。且该钯—反式聚乙炔的金属有机界面在催化过程中有很好的稳定性，催化剂能多次循环使用。更进一步，基于乙炔在钯纳米晶体表面的聚合与表面结构无关的研究结果，成功的将该方法应用到商用钯碳体系。 第五章:针对本论文所进行的研究工作进行了总结，并提出了贵金属纳米材料表界面控制的挑战和展望。