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负载型多相金属催化剂在工业催化中有着广泛的应用,如有机催化、电催化和环境催化等。因此,设计高活性、高稳定性的负载型催化剂具有重要意义。原则上,活性物种和载体对负载型多相催化剂的催化性能起着关键作用。催化剂设计应考虑活性位点均匀分散、载体的传质效果以及载体和金属之间良好的相互作用,这是催化剂设计的三个基本而重要的原则。在过去的几十年里,研究者们致力于研究和理解分子/原子水平的催化过程来提高催化剂的催化效率。然而,负载于催化剂中的微小金属纳米粒子(nanoparticles,NPs)由于其比表面积大、表面自由能高、金属-载体相互作用(metal-support interaction,MSI)弱,容易发生团聚,从而不可避免地导致其催化性能下降。因此,研究高性能多相催化剂和有效的催化方法仍然是一项巨大挑战。本文以双层氮掺杂(nitrogen doped carbon,NC)包裹的多壁碳纳米管(MWCNTs@NC)和NC功能化Bi2S3空心球(Bi2S3@NC)为载体,锚定双金属钯铁或钯纳米粒子,制备了相应的催化剂。讨论了合成的MWCNT@Pd-Fe@NC和Bi2S3@NC@Pd催化剂的结构性质和催化性能。具体制作方法及结果如下:(1)通过包埋法制备了一种双金属纳米催化剂,该方法将Pd-Fe双金属NPs锚定并限域于在MWCNTs和NC的界面上。制备的MWCNT@Pd-Fe@NC催化剂对硝基芳烃化合物还原的催化活性优于单金属催化剂(MWCNTs@Pd@NC和MWCNTs@Fe@NC),显示了双金属的协同增强作用。在4-硝基苯酚(4-NP)催化还原反应中转换频率(turnover frequence,TOF)高达70.36 min-1,该效率高于近四年来已报道的许多贵金属纳米催化剂。此外,Pd-Fe双金属催化剂由于其内在的限域结构,表现出良好的稳定性和循环使用性。(2)发展了一种制备Bi2S3@NC@Pd光热催化剂的简单方法,将Pd纳米粒子负载于NC功能化的Bi2S3空心球上。得到具有空心球结构的催化剂Bi2S3@NC@Pd。由于Bi2S3是高效的光热材料,因此基于硫化铋@NC空心球载体的催化剂Bi2S3@NC@Pd具有良好的光热效应合。在808nm激光照射下,催化剂表面温度在3min40s内由25℃升高到32℃,对硝基芳烃如(4-NP)催化还原的TOF值高达18.52min-1,高于无激光照射的常规催化反应效率(11.66 min-1)。同时该催化剂对甲基橙,刚果红等有机染料的催化还原也显示了优异的催化性能。