二维催化材料的制备及应用(张未浩)-1520190168

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1、二维催化材料的制备及应用学院：化学与化工学院专业班级：研化工15学号：1520190168姓名：张未浩二维催化材料的制备与应用（一）二维碳材料与纳米粒子的复合及应用I:随着纳米科学技术的发展，人们关注的热点己转向如何利川纳米材料奇特的物理和化学特性，设计新型的纳米S合材料，并探索K新的应用领域。二维碳材料与纳米粒了复合材料综合了物质木征效成、纳米尺度效％、协同效成所产生的新功能等特点，从而成为纳米材料研究领域的热点之一。二维碳材料如石墨烯和石墨化的碳膜，既具有纳米结构单元的特性，如小尺寸效应和大比表而积效应等纳米效应，也具有本体材料如石墨烯或石墨化碳导电性好的特点。

2、此外，二维结构在复合纳米粒子的过程屮产生的协同作用，使其在实际成川屮表现出优异的性能：如川作锂离子电极材料吋，二维纳氷复合材料具有良好导电性，并且可提髙电极材料与电解质相界面的扩散性；当用作传感器材料吋，曲于二维碳材料的支撑ba定作用，纳米粒子在髙温的工作条件卜*不易发生熟化长人，同吋二维材料人的比表面积利于提高气体的扩散和相界面反/、v:;作为电催化剂，具科较好的纳米粒子分散性的同时，具有较窈的电子迁移率。w外，二维碳材料与纳米粒了的s合方式对s合材料的性质和应用也具冇较大的影响。其主耍制备方法如下：（1）原位水解法原位水解法是采川加热、等离子体、紫外光乃至激光等

3、手段，利川活性金属前驱体在水溶液巾水解，生成纳米金属粒子，并原位沉积在二维碳材料表而的方法。该方法以其操作简单、负哉纳米粒了分散均匀等优点受到人们的青睐。Tu等在乙二胺和水的混合溶液中，采用原位水解法制备了TiO2/graphene复合纳米片，合成过程主要包括：（1）乙二胺还原氧化石墨烯为石墨烯；（2）Ti前驱体水解制备TiO2纳米粒子；（3）牛成的TiO2纳米粒子通过化学键（Ti-O-C键）吸附在石墨烯片上。负载的丁心2可奋效防止石墨烯片之间的堆税。与传统方法制备的TiO2和石墨烯复合材料相比，这种材料的表面具柯丰富的三价钛，而这种三价钛可有效防±光生电荷的S合。

4、在二氧化碳催化加氢制烷烃的成用中，由于材料表面三价钛与石墨烯具有强烈的协M作用，这种TiO2/graphene复合材料表现出非常高的催化活性。（2）超声合成法超声合成法与水热法类似，都足选川金属前驱体经过后处理，合成金属纳米粒子，并在液相溶液中根据纳米粒子和二维石羰烯之间的吸附力原位负载，最后得到纳米粒子/也羰烯S合材料。两种方法不同之处在于：金属前驱体选择不同，以及后处理的选择不同。水热法往往选用能高温水解的金属前驱体Peng等，以Co4（CO）12为金城前驱体，采用超声合成法，在石墨铺丧而均匀负载3-8nm的CoO量子点，并考察了CoO/graphene复合材料

5、的Li离子电池性能，研究发现，这种电极材料表现出非常优秀的性能，50圈充放电循环后，Li离子可逆电池容M•依然高达1592mAhg复合材料的结构决定了K突出的电池性能，CoOM子点均匀分散在导电性良好的石墨烯片层，不仅提供了更多地Li离子插入活性位，并且材料M•有很好的导电性以及大大缩短了Li离子迁移距离。另外，由于CoO跫子点牢牢的固定在石墨烯仆层上，町冇效的降低充放电过程中，CoO体积膨胀/收缩引起的结构破坏。（3）水热合成法水热合成法作为一种实用、经济、操作简便的制备纳米粒子复合二维结构材料的方法,现己引起广泛重视。该方法楚在水热反应釜屮加入合成纳米粒子的原

6、料以及二维的石墨烯载体材料，在水热处理过程巾合成纳米粒子，并原位沉积在二维石墨烯片的表而。Yin等以氣化锡和硫脲分别为锡源和硫源，在水溶液中水，进行水热处理，而超声合成法选用能超声分解的金属前驱体，进行超声处理热合成硫化锡纳米颗粒，丼负载在氣化石墨烯表血，丼利用NaBH4还原氧化石墨煤制得SnS2/graphene复合材料，这种二维复合材料应用在Li离子屯池上时，表现出非常好的电池性能。（4）无机盐基体热解法最近，无机盐基体热解法作为一种新颖的制备纳米粒子复合材料的方法，引起人们极人的兴趣。该方法是以尤机盐晶体的平整表而为二维材料的难体，利用物理手段，将预先合成的金

7、属配合物均匀涂敷在无机盐晶体的表血，然后通过金属配合物的高温热解反戍，得到二维碳膜负载的金属纳米粒子。在此方法中，无机盐品体不仅起到二维结构模板的作用，而且山于无机盐极易溶于水，所以在合成结束后，很矜易通过水洗的方式除去，既简化了工艺，乂旮效防止复合材料被杂质污染。Jang等首次采用无机盐模板热解法制备了Fe3CU/二维碳脱复合材料。在汕酸铁高温热解的过程屮，一步合成氧化铁纳米晶和二维碳膜，无机盐晶体主要作为二维结构牺牲模板剂。由这种复合材料制成的Li离子屯极，具有非常好的循环稳定性和倍率性能。II:总结1.通过改进浸渍法制备了贵金属铂-SAPO型磷酸硅铝分了筛