過(guò)渡金屬修飾碳納米管基復(fù)合材料的高效合成及其催化應(yīng)用研究.pdf

1、多壁碳納米管(MWCNTs)是一類新奇的碳素納米材料，具有較高的比表面積，導(dǎo)電性，及化學(xué)穩(wěn)定性，這些性質(zhì)使得MWCNTs在納米科技方面具有巨大的應(yīng)用前景。尤其是過(guò)渡金屬修飾的碳納米管基復(fù)合材料，由于其在多相催化，生物傳感器，燃料電池，納米醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而得到越來(lái)越多的關(guān)注，高效合成此類復(fù)合材料也因此成為該研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)及突破制約其規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。本文以此為研究目標(biāo)，首次開(kāi)發(fā)了一類過(guò)渡金屬M(fèi)(Pt，Au，Ag，Cu，Co，Ni)修

2、飾MWCNTs的溫和、高效合成新路線。其特色是，在室溫、無(wú)需添加還原劑的條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)條件引導(dǎo)MWCNTs自發(fā)還原過(guò)渡金屬的前驅(qū)體（金屬鹽），制備出過(guò)渡金屬納米粒子修飾的MWCNTs復(fù)合物。實(shí)驗(yàn)聯(lián)合譜學(xué)表征研究(HRTEM，XRD，SEM)結(jié)果表明，平均粒徑約為2～4nm的過(guò)渡金屬小粒子均勻地分散在MWCNTs的表面；殼聚糖(CHIT)兼具分散碳納米管，協(xié)同MWCNTs還原Mn+/穩(wěn)定M粒子的雙重作用；對(duì)非貴金屬(Cu，Co，Ni)修

3、飾MWCNTs而言，氨水是引發(fā)CHIT-MWCNTs自發(fā)還原M2+的關(guān)鍵，其作用本質(zhì)是在略降M2+/M的還原電極電位的同時(shí)，大幅度降低MWCNTs的電極電位，增大二者的電位差。
　　 進(jìn)一步，本文以NaBH4還原對(duì)硝基苯酚(4-NP)制備對(duì)氨基苯酚(4-AP)為目標(biāo)反應(yīng)，考察了過(guò)渡金屬修飾的碳納米管基納米復(fù)合材料(M-CHIT-MWCNTs)的催化性能。之所以選擇該反應(yīng)，是基于4-NP為工業(yè)廢水中最難以治理的一類化合物，其大量排

4、放對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，而4-AP又是生產(chǎn)過(guò)程中的有效中間體。因此，從節(jié)約能源、安全及環(huán)保等角度，對(duì)水相中利用NaBH4還原4-NP制4-AP這一新綠色合成路線的研究具有重要意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在常壓、室溫的條件下，幾種過(guò)渡金屬修飾的碳納米管基納米復(fù)合材料的催化反應(yīng)選擇性均能達(dá)到100％，其中，0.2%Pt-CHIT-MWCNTs基復(fù)合材料催化還原4-NP的轉(zhuǎn)化頻率(TOF)高達(dá)8.86×1016g-1s-1。
　　 在另一研