小分子调控贵金属纳米晶结构的研究

作     者：王建凤 

作者单位：温州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈伟

授予年度：2017年

学科分类：081705[工学-工业催化] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：贵金属纳米晶 小分子 溶剂热法 种子生长法 甲醇氧化 

摘      要：贵金属纳米晶因其具有优异的催化、电学和光学等性能,被广泛应用于各个领域。由于它们的性能决定于其尺寸、形貌和微观结构,因此,贵金属纳米晶的可控合成十分关键,一直是重要的研究课题。功能小分子(包括离子)与金属及反应介质之间存在配位、吸附、极化等多重相互作用,使得其具有调节金属纳米晶成核和生长的能力。因此,利用小分子调控贵金属纳米晶的形貌成为近年来的研究热点。本论文主要选择了乙腈、二恶烷、甲胺等小分子,用于调控Au、Pt及Pt-Cu合金等纳米晶的结构,评估了产物的催化性能,主要包含以下三部分:(1)利用乙腈、二恶烷和卤素离子的相互作用,有效降低了卤素离子/O2对孪晶结构的腐蚀强度,成功合成了 Au截角二十面体(孪晶)纳米晶;进一步地,将乙腈的保护作用和甲胺的选择性吸附和配位能力相结合,合成了具有高指数晶面的凹立方体Pt纳米晶,进而获得了比商业Pt/C更高的电催化甲醇氧化活性。(2)在上述实验基础上,同样利用乙腈和甲胺对金属离子、金属及反应介质之间多重相互作用,通过一锅煮的方法选择性地合成了多孔凹多面体及多孔凹八面体Pt-Cu合金纳米晶。由于其特殊的结构,这两种纳米晶对电催化甲醇氧化反应的面积比活性均高于商业Pt/C,且多孔凹八面体纳米晶的活性更高。(3)利用Cu2+,PtCl62-和PdCl42-取代传统种子生长法合成金纳米棒所加入的Ag+,并通过调节Cu2+, PtCl62-等离子的浓度研究金属离子对金纳米晶生长的影响。结果表明,和Ag+的影响不同,Cu2+等金属离子的参与可以导致类球形的Cu/Au、多面体Pt/Au等纳米颗粒的形成。