纳米催化剂的制备 - 360文档中心

一种铁系碳纳米管催化剂,其制备方法及应用

一种铁系碳纳米管催化剂,其制备方法及应用本发明涉及一种铁系碳纳米管催化剂及其制备方法及应用，具体地说，本发明的技术领域是制备可应用于催化反应的碳纳米管类材料，该碳纳米管具备较高的活性、较稳定的耐候性和制备成本较低的优点。

具体来说，本发明涉及一种铁系碳纳米管催化剂，其特征在于：该碳纳米管催化剂由晶体结构密度较高的单壁和多壁碳纳米管以及
相应的稀土、过渡金属催化剂构成，形成一种二元催化体系；其中稀土可以是锶。

本发明还涉及了上述铁系碳纳米管催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：将活性碳放入一定量的稀土溶剂中，进行搅拌，使活性碳均匀溶解；
步骤2：将上述溶解液加入稀土，进行搅拌，使稀土均匀混合成发泡液；
步骤3：将发泡液加入过渡金属溶剂中，进行搅拌，使受稀土催化的发泡液均匀混合成碳纳米管构成的悬浮液；步骤4：将该悬浮液中的碳纳米管催化剂通过滤过、回收、洗涤和分级的步骤，制备出纯净的碳纳米管催化剂。

本发明还涉及上述制备出的铁系碳纳米管催化剂的应用，可以用于各种催化反应，如低压氧化、碳烃焦化、甲醛的驱动氧化和还原等。

本发明的铁系碳纳米管催化剂具有较高的活性、较稳定的耐候性和制备成本较低的优点，在催化反应中表现出了很好的性能，可以有
效提高反应效率，具有极好的应用前景。

纳米ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

右时，光催化降解率最高，Ｈ，Ｏ浓度为０．９ｇ／Ｌ时，光催化率可达１００％，且光催化降解率随纳米复合材料用量
增加而增大，以及比较对去离子水和井水配制甲基橙溶液光催化性能。
化降解甲基橙溶液。实验过程中采用重铬酸钾法测定催化过程前后甲基橙的ＣＯＤ值，通过ＵＶ检测确定以
该纳米复合材料为催化剂，在不同条件下对甲基橙的光催化降解率。结果表明：甲基橙溶液在ｐＨ值在５左
ＹＵＹｉｗｕ
（ＣｅｎｔｒｅＴｅｓｔｉｎｇＩｎＴｅｒｎａｔｉｏｎＮａｌ（Ｓｕｚｈｏｕ）ＣＯ．，ＬＴＤ，ｉｆａｎ￣ｕ２１５０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓ，Ｗａｎｏ—ＺｎＯ／ｍｉｃａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｔｈｏｄ．ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏ—ＺｎＯ／ｍｉｃａｃｏｍｐｏｓ — ｉｔｅｓｍａｔｅｒｉａｌｉｎｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａｐｒｏｃｅｓｓｕｓｉｎｇｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉｃｈｒｏｍａｔｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＣＯＤｖａｌｕｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ．ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＵＶｔｅｓｔｉｎｇｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｔｈｅｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌａｓａｃａｔａｌｙｓｔ，ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：ｍｅｔｈｙｌｏｒ — ａｎｇｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｔｐＨｉｎａｂｏｕｔ５，ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｗａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ，Ｈ２０２ａｔｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ０．９ｇ／Ｌ，ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒａｔｅｃａｎｒｅａｃｈ１００％，ａｎｄｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｗｉｔｈｔｈｅｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｃｏｍｐａｒ — ｉｓｏｎｏｆｄｅｉｏｎｉｚｅｄｗａｔｅｒａｎｄｗｅｌｌｗａｔｅｒｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｐｈｏｔｏｃａｔｌｙａｔｉｃｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｔｈｏｄ；ｎａｎｏ—ＺｎＯ／Ｍｉｃａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｒａｇｄａｔｉｏｎ；Ｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ

The role of nanoparticles in catalysis

The role of nanoparticles in catalysis 纳米粒子在催化中的作用随着科技的进步和发展，纳米技术日益成熟。

纳米科技作为新兴的产业，被广泛应用于各领域，在生产和科研中都有重要作用。

其中，纳米粒子在催化领域的应用被越来越重视。

本文将从纳米粒子在催化中的作用、纳米催化剂的种类和制备方法三个方面探讨纳米技术在催化领域的应用。

一、纳米粒子在催化中的作用催化是一种能够促进化学反应的过程，催化剂是在化学反应中被添加进去的物质。

纳米技术中的纳米粒子，其粒径小于100nm，其表面积相对于体积大得多，所以比普通催化剂更容易提供活性位点，因此纳米粒子可以作为一种高效的催化剂。

纳米粒子在催化中的作用主要表现在三个方面：其一，提高反应速率。

纳米粒子具有大的比表面积和良好的分散性，这使其很容易吸附反应物，从而加速反应的进行。

同时，纳米粒子可以促进反应的表面扩散，并加速产物的失去，提高反应速率。

其二，改善选择性。

纳米粒子的表面积大，可以与反应物形成特定的配位键，或者在其表面形成空间位阻，从而使其具有不同于普通催化剂的特异性。

这意味着纳米粒子在化学反应中可以作为高选择性催化剂，以满足特殊催化反应的需要。

其三，降低反应温度。

传统的催化剂本身也可以降低反应温度，但通常的效果比较有限。

而纳米粒子在催化过程中不仅可以提高反应率和选择性，而且还可以降低催化反应的温度，使其适用于低温催化和绿色化工领域。

二、纳米催化剂的种类为了更好地了解纳米粒子在催化中的作用，我们需要进一步了解一下纳米催化剂的种类。

目前，纳米催化剂主要分为金属催化剂、金属氧化物催化剂、碳基催化剂和离子液体催化剂。

金属催化剂是最常见的催化剂之一，其主要成分是金属，如铂、钯、铜、铁和铑等。

纳米粒子化的金属催化剂比普通催化剂更容易提供活性位点，有着更高的反应速度和选择性。

金属氧化物催化剂是另一种常见的催化剂类型，如二氧化钛、氧化锌、氧化铝等。

这些纳米催化剂可以通过控制其晶体结构和粒径来改变其表面酸性和碱性，从而进一步调节其催化性质和活性位点。

功能纳米材料的合成技术

功能纳米材料的合成技术纳米材料，也称纳米颗粒，指的是粒径小于100纳米的微粒。

由于纳米颗粒所具备的特殊结构和性质，因而成为了新材料的重要载体。

而这些所谓的“特殊结构和性质”，以及纳米材料的应用价值，又大多源于其制备过程中的特殊条件。

在目前的纳米材料研究中，各种功能性的纳米材料已成为热点。

例如：催化剂、吸附剂、传感器、电子材料、光电材料等等。

据统计，目前全球已有成百上千种纳米材料被合成出来，并被广泛应用于很多领域中。

而如何对这些纳米材料进行合成则成为了一个尤其值得探究的课程。

纳米材料之所以独特，主要在于其粒径的小巧。

因此，能够让纳米颗粒保持这种尺寸的恰当制备方法将决定其性能。

下面，我们将详细探讨一些功能性纳米材料的制备方法。

一、催化剂作为一种特殊的纳米材料，催化剂无疑是应用最广泛的了。

在许多领域中，如化学、材料、环保等，都有着催化剂的身影。

而纳米催化剂由于其特殊的粒径和表面结构，因而具有更强的催化活性和选择性。

以下是几种纳米催化剂制备方法：1. 水热法水热法是一种利用高温高压下水溶液反应的合成方法。

它能够使产物纳米晶体形成高度有序的晶体结构，且还能控制产品的形态和尺寸等。

此方法制备的催化剂较为均匀，具有高催化活性和稳定性。

此方法制备的负载型纳米催化剂已成功应用于汽车尾气、有机废水处理等领域。

2. 共沉淀法共沉淀法是一种从水溶液中共沉淀出一种或多种离子的合成方法。

其中一种又称燃烧合成法，即使用还原剂还原合成出催化剂。

这种方法简单易行，可以通过改变反应物比例来调节纳米颗粒的大小和形态等，同时纳米粒子分散性好，催化活性强，可以在石油、化工等领域中得到广泛应用。

二、吸附剂吸附剂通常是指具有吸附作用的材料，它们多存在于化学、石油、环境、生物和食品等领域中。

纳米吸附剂由于大比表面积和高吸附能力，被广泛应用于纳米污染物净化、质量分析、药物分离及纯化等领域。

以下是几种纳米吸附剂的制备方法：1. 气溶胶凝胶法气溶胶凝胶法是利用溶胶-凝胶法的原理打造的一种制备方法。

半导体光催化04 纳米TiO2的制备及表征

氨水,NaOH, (NH4)2CO3 TiCl4或Ti(SO4)2 800℃煅烧 600℃煅烧干燥无定形的Ti(OH)4 洗涤过滤
金红石型TiO2
锐钛矿型TiO2
改进后的方法(前躯体：TiOCl2不加碱性沉淀剂)
加热干燥白色晶型沉淀 TiOCl2 水溶液加热干燥白色晶型沉淀锐钛矿型纳米TiO2粉体金红石型纳米TiO2粉体
超超声声
混混合合混合 ,调整pH 混合 ,调整pH 反应釜反应釜 180 ℃ ,8h 180 ℃ ,8h 冷却冷却离心离心
超超声声
混混合合
透明溶液A 透明溶液A
透明溶液B 透明溶液B
洗涤
干燥
白色TiO2粉末
小结：
通过对各种方法制备出的纳米TiO2对比，发现采用溶胶
3.前驱体:TiCl4，NaOH 调整pH
2mTiCl4
NaOH
A
Hydrothermal reactor B 180 ℃,8h Cool
1,3,5,7ml 10ml 乙醇
Drying White TiO2power
Lavation
Centrifugal
微乳液法
前驱体:TiCl4,NaOH，HCl调整pH
浸渍法（载体为石棉绳、沸石、分子筛）
石棉绳沸石分子筛浸泡 100℃ 干燥
纳米TiO2 溶胶
24h
2h,除乙醇
灼烧 8h
,600 ℃
催化性能测定
负载型纳米TiO2
层层自组装法（载体为玻璃纤维布）
1.玻璃纤维布的前处理
玻璃纤维布 1%SDS溶液 15min H2O 5min 1%HCl溶液 80℃，30min 5min

纳米TiO2光催化剂的制备方法

作一个综述。
化学气相法制备纳米Ｔ２ｉ的初级过程包括：Ｏ气相化学反应、表面反应、均相成核、非均相成核、凝结聚集或融合。气相反应所需的母体有２类：
ｃｋ和钛醇盐。化学反应可分为４类。
（）ｉｈ与０氧化，１ＴＣ２化学反应方程式为：
ＴＣ（＋Ｏ１＝ｉ２Ｃｉｈｇ）２）Ｔｏ＋２ｂｚ
ｎ｜ｏ（＝（￣２）ｎ２）ａｏ）（－
（）醇盐直接热裂法＿，２钛３化学反应方程式Ｊ
为：（Ｒ４Ｔｏ＋４２＋２２０）＝ｉ２ＣＨＨＯ
２ｉ２ＴＯ纳米粉体的制备
目前制备Ｔ２ｉ纳米微粒的方法有很多种，Ｏ根据对所要求制备微粒的性状、结构、尺寸、晶型、用途，采用不同的制备方法。按照原料的不同大致分为２：类气相法和液相法。但无论采用何种方法，制备纳米粒子都有如下要求＿：１表面光洁；ｊ粒子的形状及粒径、度分布可控，粒粒子不易团聚；易于收集；热稳定性优良；产率高。
维普资讯
纳米ＴＯ光催化剂的制备方法ｉ２
方世杰徐明霞
（天津大学材料学院，天津３０７）０ｏ２
摘要舟绍了二氧化杖粉体和薄膜的制备技术，比较了各种方法的优缺点。其中对波相法作
了较为奎面的介绍。
关键词
纳米＂￣ｒ催化剂气相法涪相法ｌｏ
国家自然科学基金资助项目（ｏ２１）天津市自然科学基金资助（１０８１５ｏｏ４：７０３３１）６
作者箭舟：ｉＪ世杰（９６，，１一）男硕士．７３８

纳米催化剂的制备及在石油化工中的应用

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是实际应用上都具有深远的意义。
ＣＨ，当粒径小于２ｍ时产物为Ｃ和Ｈ０，于ｎＯ大２ｎ０ｍ时主要是ｃＨ０：。用硅做载体，纳米镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，粒径在５ｍ以下，应镍ｎ反选择性发生急剧变化，醛分解反应得到有效控制，生成乙醇的转化率急剧增大。
重要的作用。研究表明，在某些过渡金属纳米微氢粒上呈解离吸附，对一些有机化合物的还原很有这好处。如雷尼镍是镍铝骨架负载的高分散镍纳米微粒催化剂，有机化合物还原的活性与选择性都很对高。对于氧在纳米催化剂上的吸附就更明显，乎几所有的纳米微粒在有氧气条件下都发生氧化现象，即便是热力学上氧化不利的贵金属，经特殊处理也能氧化。１３表面反应．金属纳米催化剂在一定条件下可以催化断裂ＨＨ、Ｃ—Ｈ、Ｃ—Ｃ、Ｃ一０。不同粒径的同一种纳ｊ米微粒可催化不同的反应。用银微粒催化氧化
摘要：纳米材料具有传统材料不具有的许多崭新特征，已成为当今材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点领域。综述了纳米催化剂的特性和制备方法，论了纳米材料在石讨
油化工催化剂、滑油添加剂以及环境保护方面的应用，今后纳米催化材料研究方向润对
收稿日期：０７—１２０２—１ｌ
作者简介：金玉杰（９０）男，１５一，北京市人，副教授

纳米材料在光催化水分解中的应用

纳米材料在光催化水分解中的应用随着全球能源需求的不断增长和化石燃料资源的逐渐枯竭，人们对于可再生能源的需求日益迫切。

水分解制氢是一种重要的可再生能源生产方式，而纳米材料的应用为光催化水分解提供了新的解决方案。

本文将着重探讨纳米材料在光催化水分解中的应用，并展望其未来发展趋势。

一、纳米光催化剂的制备与特性分析光催化水分解的核心在于催化剂的选择与设计。

纳米材料由于其特殊的表面效应以及尺寸效应，能够提供更高的比表面积和更丰富的活性位点，以增强催化活性。

制备纳米光催化剂的常见方法包括溶胶-凝胶法、热分解法、水热合成法等。

此外，为了更好地了解纳米材料的结构和性能，常采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等技术对其进行表征。

二、纳米材料在光催化水分解中的作用机制纳米光催化剂在光催化水分解中发挥着重要作用。

首先，纳米材料能够吸收可见光和紫外光照射，产生激发态电子和空穴对，并转移至催化剂表面。

其次，纳米材料上的活性位点能够促进水的分子解离，生成氧化态和还原态的活性物种。

最后，纳米材料能够有效地将光能转化为化学能，催化水分子进一步分解为氢气和氧气。

三、纳米材料的应用案例纳米材料在光催化水分解中的应用已经取得了显著的进展。

以二氧化钛（TiO2）为例，由于其优异的光催化性能和化学稳定性，已成为研究的热点之一。

研究者们通过调控TiO2纳米颗粒的形貌、尺寸和晶面等，提高催化活性和光吸收能力。

此外，钼酸盐（MoS2）、二硫化钼（MoS2）和二硫化钨（WS2）等二维纳米材料也被广泛应用于光催化水分解中。

这些纳米材料具有优异的光电性能和可调控的能带结构，能够提供更高的光催化活性和稳定性。

四、纳米材料在光催化水分解中的挑战与展望尽管纳米材料在光催化水分解中显示出巨大的应用潜力，但仍面临着一些挑战。

首先，纳米材料的制备工艺需要进一步优化，以实现大规模、低成本和可控性。

其次，纳米材料的稳定性问题需要解决，以延长其使用寿命。