Ag（Cu）-SBA-15納米復(fù)合材料超臨界制備技術(shù).pdf

1、納米復(fù)合材料具有不同于常規(guī)材料的物理和化學(xué)性能，成為近年來世界科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。常規(guī)制備納米復(fù)合材料的方法，在控制負(fù)載金屬顆粒尺寸、尺寸分布、分散度以及金屬負(fù)載量等方面存在不足之處。超臨界流體沉積法(Supercritical FluidDeposition，SCFD)以介孔材料為基材，有機(jī)或無機(jī)金屬化合物為前驅(qū)物，超臨界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide，SCCO2)為溶劑，是制備納米復(fù)合材料的一種新

2、方法。本文以SBA-15為基材，以無機(jī)鹽為前驅(qū)物，選擇合適的共溶劑，研究在SBA-15孔道中負(fù)載金屬的可行性及SCFD沉積機(jī)理，并通過CO催化氧化及肉桂醛加氫反應(yīng)對(duì)制備的Ag/SBA-15進(jìn)行了催化活性評(píng)價(jià)，最后對(duì)SCFD中的超臨界吸附模型進(jìn)行了研究。本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論如下： (1)以SBA-15為基材，以無機(jī)鹽AgNO3為前驅(qū)物，乙醇為共溶劑，用SCFD法，在50℃，20-24MPa條件下，得到了Ag/SBA-15納米復(fù)合材

3、料。XRD、TEM及EDX表征發(fā)現(xiàn)，SBA-15孔道內(nèi)負(fù)載了大量的納米線或納米粒子，納米線長(zhǎng)度可達(dá)幾微米，納米線沿孔道生長(zhǎng)，能夠隨著孔道發(fā)生彎曲；負(fù)載的納米粒子高分散性、尺寸均一，金屬的負(fù)載量達(dá)19.23％。 (2)以SBA-15為基材，AgNO3與Cu(NO3)2為前驅(qū)物，乙醇與乙二醇為共溶劑，用SCFD法，在50℃，20-24MPa條件下，合成了負(fù)載雙金屬的納米復(fù)合材料Cu-Ag/SBA-15。經(jīng)XRD與TEM表征發(fā)現(xiàn)，負(fù)載

4、的Ag與Cu以納米顆粒、納米線共存，負(fù)載的金屬納米線分散均勻，尺寸均一。 (3)在制備Ag/SBA-15的基礎(chǔ)上，研究了負(fù)載金屬Ag的生長(zhǎng)機(jī)理。選擇不同的共溶劑時(shí)，納米顆?；蚣{米線的生長(zhǎng)機(jī)理是不同的。當(dāng)以乙醇為共溶劑時(shí)，隨著沉積時(shí)間的延長(zhǎng)，負(fù)載金屬的形貌分別為納米小顆粒，納米短線與納米顆粒，納米線，納米顆粒，全部為大顆粒。當(dāng)選擇乙醇與乙二醇為共溶劑時(shí)，短時(shí)間內(nèi)就可以形成納米線，延長(zhǎng)沉積時(shí)間負(fù)載Ag的納米形態(tài)沒有明顯變化。由此可見

5、，可以通過控制SCFD反應(yīng)條件，控制所得納米復(fù)合材料中納米相的形貌。 (4)除了考察沉積時(shí)間對(duì)負(fù)載金屬形貌以及沉積量影響外，本文還系統(tǒng)研究共溶劑選擇、沉積溫度、沉積壓力以及前驅(qū)物與基材質(zhì)量比等影響因素。選擇溶解能力高的共溶劑，增加沉積溫度、壓力以及前驅(qū)物與基材的質(zhì)量比時(shí)，負(fù)載金屬量增加，負(fù)載金屬的形貌也發(fā)生變化，納米粒子不斷長(zhǎng)大(其徑向生長(zhǎng)受孔道的限制)，金屬負(fù)載量最大可達(dá)35.1％。 (5)對(duì)制備的Ag/SBA-15納

6、米復(fù)合材料進(jìn)行催化活性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)在CO選擇氧化實(shí)驗(yàn)中，在300℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100％：將Ag/SBA-15用于肉桂醛選擇加氫制備肉桂醇時(shí)，在6h時(shí)，肉桂醛的轉(zhuǎn)化率達(dá)到92％。納米復(fù)合催化劑的催化活性與負(fù)載金屬的形貌(粒子大小、形狀、尺寸分布及分散度)有關(guān)。 (6)本文對(duì)前驅(qū)物在SCCO2環(huán)境中，吸附到SBA-15上的熱力學(xué)平衡過程用Langmuir模型、修正的Langmuir模型、Freundlich模型、Redlich