论文部分内容阅读
本论文使用的热还原法和热分解法都是借助希莱克系统,在不同有机溶剂内制备了尺寸和形貌可控的单分散金属铋纳米晶。热还原法是以氯化铋(BiCl3)为铋源,油胺(OLA)、油酸(OA)为溶剂和表面活性剂,硼氢化钠作为还原剂,来制备金属铋纳米晶体。利用调控反应的时间、温度和使用不同的表面活性剂,得到了不同的形貌和尺寸的金属铋纳米晶体。例如,在100℃下控制反应时间成功的制备出了 4.93 ± 1.02 nm、19.36 ± 4.44 nm和49.73 ± 13.90 nm的金属铋纳米颗粒。为了验证金属铋纳米颗粒作为有效廉价的催化剂的可行性,测试了所制备不同形貌和尺寸的金属铋纳米晶体对四种不同染料的水溶液在不同温度下的催化还原性能。并测试了金属铋纳米晶对其中一种染料(罗丹明B)在三个不同温度(20℃、30℃、40℃)下的催化速率,并依据催化速率计算出了三种不同尺寸的金属铋纳米晶相应的活化能、活化熵、指前因子。而且在这些反应中,最小尺寸的金属铋纳米颗粒(4.93± 1.02 nm)具有最高的活化能,最低的指前因子数和活化熵。说明最小尺寸的金属铋纳米颗粒(4.93 ±1.02 nm)具有较高的催化活性,这是由于最小尺寸的金属铋纳米颗粒具有最高比表面积。这说明了,比表面积是影响金属铋纳米颗粒的催化性能的重要因素。并且在最后的可循环利用性测试中,在5次循环测试后金属铋纳米颗粒依旧保持了高于96%的催化转化率。稳定性方面,我们将金属铋纳米催化剂在空气中储存50天后,仅观察到活性的轻微降低,金属铋纳米催化剂依旧可以提供98%的转化率和97%的催化活性。然而硼氢化钠作为一种强还原剂,使得反应过程非常迅速,为了更好的研究金属铋纳米晶的结晶过程,我们以热分解法制备了棒状结构的金属铋纳米晶。选择以十六胺(HDA)、BiCl3和Li[N(SiMe3)2]作为原料,首先制备了一种铋的金属酰胺(Bi[N(SiMe3)2]3),再以Bi[N(SiMe3)2]3作为前驱体,将其与Li[N(SiMe3)2]混合加热裂解产生金属铋纳米晶体。所制备出三种不同尺寸的单分散的金属铋纳米晶体形貌具有明显的由颗粒向棒状生长的趋势。并且棒状金属铋纳米晶对罗丹明B水溶液的催化结果显示了良好的催化性能。这说明了,影响金属铋纳米颗粒的催化性能的因素不仅仅只有比表面积,还与其表面结构有很紧密的联系。综上可以证明,本论文中制备的金属铋纳米晶体催化活性较高、可循环使用并且在空气中稳定性较高,可替换贵金属催化剂作为一种有效的廉价催化剂。