憎水性纳米金属粒子的制备及催化活性研究

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贵金属纳米材料由于比表面积大,粒径小、表面能高,具有很多独特的性质。例如:导电性、感光、抗静电、抗磁、催化等,使其在生物工程、医药、光学材料以及工业催化等领域具有广泛的应用,因此,其制备与应用一直是纳米材料领域研究的热点问题。本论文合成了3,4-双十二烷氧基苄胺,一种新型的表面活性剂,它能与正丁醇、正庚烷和HAuCl4·4H2O构成稳定的W/O型微乳液,利用该反相微乳液为模板,采用微波辐射加热,通过甲酸还原HAuCl4·4H2O,可以得到超均一、超分散的纳米金粒子,将制备的纳米金粒子负载于Al203或活性炭载体上,可以催化硝基苯酚的还原,以及Suzuki偶联反应。本文中所用的表征手段主要有1HNMR、FT-IR、UV-vis、TEM、HR-TEM、XRD、CA、GC等。研究成果主要概括如下:1、以3,4-二羟基苯甲醛为原料,与溴代十二烷发生烷基化反应生成3,4-双十二烷氧基苯甲醛,然后与盐酸羟胺反应生成3,4-双十十二烷氧基苯甲醛肟,最后用锌粉还原生成3,4-双十二烷氧基苄胺(DDOBA),通过微波辐射加热的手段,在DDOBA/正丁醇/正庚烷/甲酸/HAuCl4的反相微乳液体系中,利用甲酸作为还原剂制备了DDOBA保护的憎水性金纳米粒子。实验结果显示:金纳米粒子的尺寸随着DDOBA/HAuCl4摩尔比增大而减小、单分散性越来越好,得到的粒子具有超均一性和超分散性,并能在空气-水界面上形成大面积短程有序的纳米金二维自组装膜。2、本文利用胶体负载法将制备的的憎水性金纳米粒子负载到A1203载体上制得Au/Al2O3负载型纳米金催化剂,通过透射电镜、扫描电镜、数码照片和能谱分析等方法对该催化剂进行了表征和分析。实验表明,纳米金粒子的憎水性能和在载体表面的强附着力保证了Au/Al2O3负载型催化剂在催化还原硝基苯酚反应中金粒子的低流失率,同时表现出高的催化活性,反应后易于分离和洗涤,且可以循环利用多次。在催化NaBH4还原对硝基苯酚、邻硝基苯酚和间硝基苯酚的研究中,考察了纳米金粒子的粒径、负载量、反应温度等因素对催化活性的影响,实验结果表明:纳米金粒子的粒径为4.94±1.05nm、负载量为0.1%、反应温度为50℃时,催化活性最好,催化剂可多次循环利用。3、在C12OBA/正丁醇/正庚烷/NaBH4/HAuCl4·H2PtCl6的反相微乳液体系中,用NaBH4作为还原剂,制备了C12OBA保护的憎水性金/铂双金属纳米粒子,利用胶体负载法将制得的合金纳米粒子负载到一系列载体上,获得负载型催化剂,探索了其在Suzuki偶联反应中的催化活性,考察了反应温度、催化剂种类、反应底物、反应时间等因素对催化活性的影响。
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