基本信息
- 项目名称：
- Cu、Ag(Zn)/SiO2纳米催化剂的制备与表征
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 离子液体作为一种绿色、环保的新型溶剂，在众多的合成领域有着重要的应用。在离子液体中制备纳米金属催化剂，避免了传统方法的很多弊端，值得进行深入研究和探讨，由此而得的催化剂，很有可能对石油化工催化重整产生重大的影响。
- 详细介绍：
- 本文以SiO2为载体在离子液体环境下合成了Ag/SiO2和复合纳米粒子Ag、Cu/SiO2、Au、Cu/SiO2催化剂，讨论了还原剂水合肼的浓度，离子液体的用量对纳米粒子生成的影响，通过SEM、XRD、N2吸附-解析对其进行了表征。结果表明：制备时加入离子液体纳米颗粒较小，形状较为均一，当水合肼的浓度为0.1 mol.L-1 时，易于生成的纳米粒子尺寸较小的纳米银。将Ag/SiO2、Ag、Cu/SiO2纳米粒子催化性能进行了比较，结果表明：在甲烷氧化的性能测试中，Ag/SiO2 优于Ag、Cu/SiO2的催化性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：在离子液体环境中，制备Cu、Ag(Zn)/SiO2纳米催化剂，再对Cu、Ag(Zn)/SiO2纳米催化剂进行深入表征，对催化剂性能进行评价。 基本思路：1、离子液体的合成 2、Cu、Ag(Zn)/SiO2纳米催化剂的制备及表征 3、Cu、Ag(Zn)/SiO2纳米催化剂的活性考察
科学性、先进性及独特之处
- 在离子液体环境中，制备Cu、Ag(Zn)/SiO2纳米催化剂能有效地阻止Cu、Ag(Zn)等金属纳米粒子间发生团聚，可减少对金属粒子的覆盖，能有效提高Cu、Ag(Zn)等金属纳米粒子的催化性能。 研究特色与创新在于，在离子液体环境中合成Cu、Ag(Zn)/SiO2纳米催化剂，通过优化合成方法与对合成的催化剂结构进行研究，对催化剂的活性进行考察，合成方法和使用的溶剂方面是颇具创新的。
应用价值和现实意义
- 近几年来新的催化剂制备技术层出不穷，各种新的纳米催化剂其中也包括纳米金属负载催化剂应运而生。在离子液体中合成金属纳米颗粒，不仅方法简单，产品易于分离，同时将金属纳米颗粒溶于离子液体中，还可以形成一定的催化体系，在起到一定催化活性的同时还可以循环使用，产物与催化剂也容易分离。将离子液体应用于无机金属材料的制备，与传统的工艺相比，展现出了一定的优越性。
学术论文摘要
- 本文以SiO2为载体在离子液体环境下合成了Ag/SiO2和复合纳米粒子Ag、Cu/SiO2、Au、Cu/SiO2催化剂，讨论了还原剂水合肼的浓度，离子液体的用量对纳米粒子生成的影响，通过SEM、XRD、N2吸附-解析对其进行了表征。结果表明：制备时加入离子液体纳米颗粒较小，形状较为均一，当水合肼的浓度为0.1 mol.L-1 时，易于生成的纳米粒子尺寸较小的纳米银。将Ag/SiO2、Ag、Cu/SiO2纳米粒子催化性能进行了比较，结果表明：在甲烷氧化的性能测试中，Ag/SiO2 优于Ag、Cu/SiO2的催化性。
获奖情况
- 大连工业大学学报 审议中
鉴定结果
- (1) 当加入离子液体为10d时，易于合成该纳米粒子，估算其粒径约为28.9nm。 (2) 与无铜纳米粒子比较，在催化甲烷氧化甲酯时，其催化性能要低4.76%。
参考文献
- [1] Pol V G,et a1.[J].Langmuir,2002,18(8):3352~ 3357. [2] Pol V G,et a1.[J].Langmuir,2002,18:3352~3357. [3] Mukhopadhyay I.[J].Langmuir,2003,19:1951 [4] 熊金钰等.[J].金属功能材料,2004,l1(2):38~42.
同类课题研究水平概述
- 随着科技的发展，科学研究的进步，近几年来新的催化剂制备技术层出不穷，各种新的纳米催化剂其中也包括纳米金属负载催化剂应运而生，纳米技术的诞生就彻底改变了人们对惰性金属催化作用的认识。当把它高度分散在过渡金属氧化物载体上而形成超微粒子时，化学惰性的金属就变成了高活性的催化剂。 最近的研究表明，人们已经利用多种方法制备了Ag／SiO2纳米复合材料，例如微乳液法、无极电镀法、凝胶一溶胶法以及超声化学法等。近年来，以二氧化硅微球为基体发展起来的纳米修饰技术引起了人们的极大兴趣。以SiO2微球为基体修饰金属纳米粒子所得到的复合材料有广泛的应用前景，例如：用金属Ag纳米粒子修饰的SiO2微球，其透光率对氧气敏感，且具有大的非线性极化率等特性，可用于制备光子带隙晶体、气敏传感器等。 导电涂料是一种新型特种涂料，广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、电子产品等的抗静电和电磁屏蔽。纳米导电材料导电粒子的粒径小，可以减小粒子在涂料中的沉降速度，同时改善涂料的导电性能和物化性能。 由于离子液体具有很多的优点，因此在很多领域显示出突出的优良性能，特别是在新兴的环保领域，如新材料合成、绿色化学方面。张萌等以Cu(CH3COO)2•H2O和NaOH为原料，采用溶剂热反应法在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯([Bmim]Cl)中成功制备出长度为70～100nm、直径为15～20nm、两端为半球形的CuO纳米棒，且纳米棒形状较为规则。其中离子液体作为软模板剂，引导纳米晶体定向生长，离子液体修饰在CuO纳米棒的表面，从而有效地阻止了纳米棒的团聚。在生成CuO纳米棒的过程中，离子液体发挥了助溶剂、模板剂和修饰剂的三重作用。Park等以离子液体[C16Mim]C1为模板剂，在常温常压的敞口容器中首次合成了介孔γ—A12O3。H．Nakagawa．H等的研究表明离子液体与凝胶电解质混合形成的“锂离子-室温离子液体液体混盐”可能代替传统的有机溶液增塑型电解质，延长电池的使用寿命。具有聚醚链的季铵盐离子液体是一类新型无氟室温离子液体，这类离子液体合成方便，结构易于调整，并可与许多有机溶剂互溶，具有较好的热稳定性(分解温度大于290 ℃)，以及较宽的液态温度范围，而且催化剂可循环利用。
