贵金属纳米粒子的制备进展
化学还原法制备纳米银粒子及表征
塞 胃科 莓
化 学还原 法制备纳米银粒子及表征
荆 冲 （ 省盐城师 、 江苏 范学院 化工学院） 化学
摘要： 本文采用液相还原法 以硼 氢化钠作 为还原剂 ， 在十二烷基硫酸钠 表面保护剂 分子间存在位阻效应也增 大了颗粒间距离， 避免 了银颗 保护下合成 了采用一次还原、 二次还原制备不同粒径的纳米银， 用傅立叶红 粒间碰撞聚合长大。另外， Ｖ Ｐ Ｐ对银粉粒子形状的改善应 归于 Ｐ Ｐ Ｖ 外光谱（ ｒＲ）紫外 一可见分光光度计（ｖ ｖｓ、 ＦＩ 、 ｕ — ｉ 荧光分光度计等对纳米银，吸 附 了 Ｐ Ｐ分 子 的 银 晶核 具 ） Ｖ 的进行了表征。结果表 明： 纳米粒子稳定 ， 且二次还原粒径 明显长大。 有疏水性 ， 降低了表面 能， 使得反应后继续生成银原子在 晶核表面 关键词 ： 纳米银 化学还原法 二次还原
１ 实验 ． ２ １２１化学原法 化学还原 法一般是指在液相 条件下 ， ＿＿ 用还原剂 还原银 的化合物而制备纳米银粉的方法。 法是在溶液中加入分散 该 剂， 以水合肼 、 氢化钠、 硼 次亚磷酸钠 、 葡萄糖 、 抗坏血酸 、 双氧水等 作还原剂还原银 的化合物。 反应中， 分散剂可控制反应的过程 ， 降低 银粒子 的表面活性 ， 从而控制生成 的银微粒在钠米数量级。常用的 分散剂有 Ｐ Ｐ聚乙烯吡咯烷酮）Ｐ Ａ（ Ｖ（ 、 Ｖ 聚乙烯醇）明胶等。 、
０ 引 言
纳米粒子一般指尺寸在 １ ｍ 至 １０ ｍ 之间的粒子 ， ｎ ０ｎ 是处在原
子簇和宏观体交界的过渡区域。从一般的微观和宏观的观点看 ， 这 样 的系统 既非典型 的微观 系统 ， 非典 型的宏观系统 ， 亦 是一种典 型 的介观系统 。它具有一系列 新异的物理化学特性 ， 涉及到纳米材料 中所忽略或根本不具有的基本物理化学问题。金属纳米材料是纳米 材 料的一个重要 分支 ， 它以贵金属金、 、 银 铜为代表 ， 中因为纳 米 其 银具有很高的表面活性 、 表面能催 化性能和 电导热性能 ， 以及优 良 的抗茵杀菌活性 ， 在无机抗菌剂、 催化剂材料 、 电子陶瓷材料、 温 低 导热材料、 电导涂料等领域有广阔的应用前景而得到最多的关注 ， 如在化纤中加入少量 纳米 银， 以改善化纤制品的某些性能 ， 可 并使 其具有很强的杀菌能力 ： 在氧化硅薄膜 中） ／ 少量 的纳米银 ， 以 ｊｊ ０ｎ 可 使得镀这种薄膜 的玻璃有一定的光致发性 ， 用纳米银敷衍料涂烧伤 创面及久治不愈的痔疮 ， 可以收到 良好的效果。由于纳米银 的诸多 应用使 它的制备变得尤为重要。目前纳米银的制备方法主要有化学 温度下干燥箱里干燥 ， 制得二次还原 的纳米银粒子 ， 用于红外表征。 还原法、 沉积 法、 电极法、 蒸度法 、 机械研 磨法、 辐射化学还原 法、 激 ２ 结果 与 讨 论 光气相法、 光烧蚀法 、 激 微乳液法等。其 中化学还原法 因其设备简 单、 操作方便， 节能而成为制备的主要方法。本研究采用聚 乙烯吡 咯 烷酮（Ｖ ） Ｐ Ｐ作保护剂 ， 以抗坏血酸和硼氢化钠为还原剂， 采用连续 还原法制备银纳米粒子。
金纳米粒子的制备及表征研究
盖 的 铜 网 上 ， 液 挥 发 至 干 ， 后 在 操 作 电 压 溶 然
２０ Ｖ 时摄 取 Ｔ Ｍ 图像 。 ０ｋ Ｅ
３ 结 果 与机 理 探 讨
２１ 年第 ３ ０１ 期
Ｓ ｎｔ ｅ ｉ ｎ ｙ ｈ ｓ ｓ ａ ｄ Ｃｈａ ａ ｔ ｒ ｚ ｔＯ ｆ Ｇｏ ｄ Ｎａ Ｏ ａ ｔｃ ｌ ｒ ｃ ｅ ｉａ ｉ ｎ ０ ｌ ｎ ｐ ｒ ｉ ａ ｓ
Ｗａ ｇＪ ｎ Ｙ ｈ ｎ ｚ ｏ Ｌ Ｚｊｎ ｎ ｉｇ， ｉ ｏ ｇ ｈ ｕ， ｉ ｉｉｇ Ｚ
ｇ ． ｈ ｍ ｅＦ］ ０ ４ １ ４ １ ， ９ －３ ６ Ｙ Ｃ ｅ ．ｎ ｖＪ ．２ ０ ， ０ （ ） ２ ３ ４ ．
［］Ｍｏｅｎ ｎ ２ ｒｒａ ｓＭ，Ｄ ｎ ｅ ａ ｅｌ Ｇ，Ｄ ｍｅ ．． ｅ ｓｔ ｅｃ ｌ ｉａ ｍｅａ ｓ ｅ ｙＪ Ｓ ｎ ｉｖ ｏｌ ｄ ｌ ｔｌ ｉ ｏ
图 ２ Ａｕ纳 米 粒 子 Ｔ Ｍ 图 Ｅ
（ ｏｄ ｏ ｉ ｅ ｇ ｌ ｒ ｓｌ ｒ） ｓａｎｎ ｆ ｐｒ ｅｎ ｌｔ ｎ ｉｒ ｃ ｌｕｏ ｅ ｍ ｅ ｖ ｔ ｉｉｇ ｏ ｏｔｉ ｂｏ ｓ ｏ ｎ ｔ ｅｌｌｓ ｍ－ ｏ
ｂａ ｅ．Ａｎ ｌ ｉｅ ｅ Ｊ ，１８ ，１ ５ １ ． ｒｎ ｓ ａ Ｂｏ ｈｍ［］ ９ ５ ４ ：３ ５
机 理 探讨
［ ］吴泓橙 ， ３ 董守安 ， 董颖男 ， 等．金纳米 粒 子的 阳光光化 学合 成和
晶种媒介生长． 高等学校化学学报 ［］ ２０ ，８ １ ： 一１ ． Ｊ ，０ ７ ２ （ ） ｌ Ｏ ５ ［ ］董守安． ４ 纳米技术中的金元素． 贵金属口］ ２ ０ ，４ ５ —６ ＿ ，０ ３ ２ ：４ ｌ ［ ］Ｔ ｒｅ ｉ ， ．Ｃ ｌ ｉ ｌ ｏ ．Ｐ ｒ Ｉ Ｈ ｓ ｒ ａ ａｄＰ ｅ ａａ ５ ｕｋ ｖ ｈ Ｊ ｏ ｏ ａ Ｇ ｌ ａｔ ． ｉ ｏ ｉ ｌ ｎ ｒｐ ｒ ｃ ｌｄ ｄ 一 ｔ ｃ － ｔ ｅ ｓｅ ｓ ｉ ｐ ｃ ，Ｍｏｐ ｏｏ ｙａ ｔ ｃｕｅ ｏ ｕ ［ ］ ９ ５ １ ｖＡ ｔ ｒｈ ｌ ｎ Ｓｒ ｔｒ ｇ ｄ ｕ ．Ｇ ｌ Ｂ ｌ Ｊ ．１８ ， ８ ｄ ｌ
木质素还原制备金纳米颗粒及其催化性能
林业工程学报，２０２４，９（１）：１０９－１１６ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２３０５０２４收稿日期：２０２３－０５－３０㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０９－２５基金项目：国家重点研发计划（２０２２ＹＦＣ２１０５５０３）；广西自然科学基金（２０１８ＪＪＡ１３０２２４）；广西博世科环保股份有限公司国家企业技术中心开放项目㊂作者简介：李茉琰，女，研究方向为木质素基复合功能材料㊂通信作者：闵斗勇，男，教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｍｉｎｄｏｕｙｏｎｇ＠ｇｘｕ．ｅｄｕ．ｃｎ木质素还原制备金纳米颗粒及其催化性能李茉琰，龙杏，张清桐，梁展明，闵斗勇∗（广西大学轻工与食品工程学院，广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室，南宁５３０００４）摘㊀要：自然界中的木质素来源广泛，其含量仅次于纤维素，是一种具有还原性的可再生芳香聚合物㊂本研究利用木质素在太阳光激发下还原Ａｕ（Ⅲ）制备金纳米颗粒（ＡｕＮＰｓ），并将其用于催化还原废水中的有机污染物㊂主要探究了不同木质素质量浓度㊁ＨＡｕＣｌ４浓度㊁光照时间等条件对ＡｕＮＰｓ粒径及形貌的影响；利用紫外⁃可见光谱仪㊁纳米粒度仪㊁透射电子显微镜（ＴＥＭ）㊁Ｘ射线光电子能谱分析（ＸＰＳ）对ＡｕＮＰｓ理化性质进行了表征㊂结果表明，木质素作还原剂成功制备了ＡｕＮＰｓ，最佳制备工艺如下：木质素质量浓度为０．１ｍｇ／ｍＬ，ＨＡｕＣｌ４浓度为１．００ｍｍｏｌ／Ｌ，ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液体积比为４ʒ１，光照时间为６０ｍｉｎ，此条件下制得的ＡｕＮＰｓ平均粒径为３２．１４ｎｍ㊂此外，以亚甲基蓝（ＭＢ）和对硝基苯酚（４⁃ＮＰ）为污染物模型物探究了ＡｕＮＰｓ的催化性能，结果表明，ＡｕＮＰｓ对ＭＢ和４⁃ＮＰ具有良好的光催化还原性能，反应速率常数分别为０．７６５８和０．３１６６ｍｉｎ－１㊂木质素还原Ａｕ（Ⅲ）制备得到的ＡｕＮＰｓ／木质素用于废水中染料和硝基芳香族污染物的光催化还原，不仅实现了木质素的高值化利用，而且实现了废水中有机污染物的高效去除㊂关键词：木质素；金纳米颗粒；光催化降解；有机污染物；废水中图分类号：Ｏ６４３．３６；ＴＢ３８３㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２４）０１－０１０９－０８ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｙｌｉｇｎｉｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＬＩＭｏｙａｎ，ＬＯＮＧＸｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＱｉｎｇｔｏｎｇ，ＬＩＡＮＧＺｈａｎｍｉｎｇ，ＭＩＮＤｏｕｙｏｎｇ∗（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＫｅｙＬａｂｏｆＣｌｅａｎＰｕｌｐ＆ＰａｐｅｒｍａｋｉｎｇａｎｄＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｇｎｉｎｉｎｎａｔｕｒｅｈａｓａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｓｏｕｒｃｅｓ，ｂｅｉｎｇｓｅｃｏｎｄｏｎｌｙｔｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｉｓａｒｅｎｅｗａｂｌｅａｒｏｍａｔｉｃｐｏｌｙｍｅｒｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｆｌｉｇｎｉｎｃａｎｂｅａｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｖｅｒｔｅｄｉｎｔｏａｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｏｒｐｒｉｃｅｄａｓａｈｉｇｈｅｒｖａｌｕｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｉｔｓａｂｕｎｄａｎｃｅｉｎｎａｔｕｒｅｉｓｈｉｇｈｌｙｌｉｋｅｌｙｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｒａｐｉｄｒｅｓｏｕｒｃｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎ．ＡｕＮＰｓｈａｖｅｕｎｉｑｕｅｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ａｃｔｉｖｅｓｕｒｆａｃｅｂｏｎｄｉｎｇａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔａｔｅｓ，ａｎｄｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅｓｕｒｆａｃｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ．Ｄｕｅｔｏｐｅｏｐｌｅ ｓｅｍｐｈａｓｉｓｏｎｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄａｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｎｏｎ⁃ｔｏｘｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｓａｎｄｓａｆｅｒｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｖｅｎｔｓ，ｔｈｅｇｒｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＡｕＮＰｓｉｓｒｅｃｅｉｖｉｎｇｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｌｉｇｎｉｎｉｓａｎａｔｕｒａｌｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｒｅｄｕｃｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎａｃｈｉｅｖｅｇｒｅｅｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｒａｔｅｄｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｉｒｃａｔａｌｙｔｉｃａｎｄａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｌｉｇｎｉｎｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅＡｕ（Ⅲ）ｕｎｄｅｒｓｏｌａｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｔｏｐｒｅ⁃ｐａｒｅｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（ＡｕＮＰｓ），ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ．Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｌｉｇｎｉｎｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ＨＡｕＣｌ４ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡｕＮＰｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＡｕＮＰｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｔｈｅＵＶ⁃ｖｉｓｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎａｌｙｚｅｒ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＴＥＭ）ａｎｄＸ⁃ｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＸＰＳ）．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＡｕＮＰｓｗｅｒｅｓｕｃ⁃ｃｅｓｓｆｕｌｌｙｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｌｉｇｎｉｎａｓａｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗａｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｌｉｇｎｉｎｍａｓｓｃｏｎ⁃ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓ０．１ｍｇ／ｍＬ，ＨＡｕＣｌ４ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓ１．００ｍｍｏｌ／Ｌ，ｖｏｌｕｍｅｒａｔｉｏｏｆＨＡｕＣｌ４ａｎｄｌｉｇｎｉｎｗａｓ４ʒ１，ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｔｉｍｅｗａｓ６０ｍｉｎ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆＡｕＮＰｓｗａｓ３２．１４ｎｍ．Ａｓｔｙｐｉｃａｌｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅ（ＭＢ）ａｎｄｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ（４⁃ＮＰ）ａｒｅｗｉｄｅｌｙｐｒｅｓｅｎｔｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｓｕｃｈａｓｔｅｘｔｉｌｅ，ｐａｐｅｒ⁃ｍａｋｉｎｇ，ａｎｄｐｒｉｎｔｉｎｇ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｓｔｒｏｎｇｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅｙａｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｅｇｒａｄｅａｎｄｐｏｓｅａｓｅｒｉｏｕｓｔｈｒｅａｔｔｏｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈａｎｄｔｈｅｎａｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ＭＢａｎｄ４⁃ＮＰｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｏｒｇａｎｉｃｐｏｌ⁃林业工程学报第９卷ｌｕｔａｎｔｍｏｄｅｌｓｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡｕＮＰｓ．Ｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｒａｔｅｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙｃａｌｃｕ⁃ｌａｔｉｎｇｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｒａｔｅｃｏｎｓｔａｎｔｋｖａｌｕｅｕｓｉｎｇｑｕａｓｉｆｉｒｓｔ⁃ｏｒｄｅｒｋｉｎｅｔｉｃｓ．ＴｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｒａｔｅｃｏｎｓｔａｎｔｓｏｆＡｕｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒＭＢａｎｄ４⁃ＮＰｗｅｒｅ０．７６５８ａｎｄ０．３１６６ｍｉｎ－１，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔＡｕｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｄｇｏｏｄｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒＭＢａｎｄ４⁃ＮＰ．ＡｕＮＰｓ／ｌｉｇｎｉｎｐｒｅｐａｒｅｄｖｉａｌｉｇｎｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇＡｕ（Ⅲ）ｔｏＡｕ（０）ｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｄｙｅａｎｄｎｉｔｒｏａｒｏｍａｔｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｎｏｔｏｎｌｙｒｅａｌｉｚｅｄｈｉｇｈｖａｌｕｅｕｔｉ⁃ｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎ，ｂｕｔａｌｓｏａｃｈｉｅｖｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅｍｏｖａｌｏｆｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｎｉｎ；ｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ；ｐｈｏｔｏ⁃ｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；ｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔ；ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ㊀㊀木质素是芳香族化合物中少有的天然可再生资源之一，其含量仅次于纤维素，广泛存在于植物细胞中㊂在制浆企业生产过程中，作为工业废弃物的木质素大部分在碱回收工段进行燃料处理获得蒸汽或热能［１］，仅有５％的工业木质素用于制造分散剂㊁添加剂㊁表面活性剂和胶黏剂等高价值商业产品，大部分都没有得到合理的利用［２－３］㊂木质素分子结构中还原性的酚羟基可作为还原剂，将金属离子还原成金属单质并生长成纳米颗粒㊂柠檬酸钠是最早被用于合成金属纳米粒子的还原剂，由于柠檬酸钠还原性弱，用这种方法制备出的纳米粒子单分散性较差且纳米粒子尺寸难以调控［４］㊂相较于水合肼（Ｈ６Ｎ２Ｏ）㊁硼氢化钠（ＮａＢＨ４）等有毒还原剂，木质素可以在不添加其他外源还原剂的条件下将Ｐｔ２＋㊁Ａｇ＋㊁Ａｕ３＋等金属离子还原并生成金属纳米粒子［５］㊂这种利用木质素的还原性制备贵金属纳米粒子的方法，为开发一种新型木质纤维素高值化利用手段提供了新的切入点㊂金（Ａｕ）是化学性质最稳定的元素之一，而纳米级别的金具有独特的光电㊁物化性质及良好的生物相容性［６］；因此，在众多的纳米材料研究中，金纳米颗粒（ＡｕＮＰｓ）是被研究最多㊁最广泛以及最深入的纳米材料之一㊂ＡｕＮＰｓ在构建生物传感器㊁研究电化学催化㊁光电㊁物化性能等方面都有很广阔的应用前景㊂ＡｕＮＰｓ具有高比表面积，活泼的表面键态㊁电子态，表面电子配位不全等特点，赋予了其独特的催化活性，是催化还原染料废水中亚甲基蓝（ＭＢ）或难生化降解废水中对硝基苯酚（４⁃ＮＰ）的优良催化剂㊂作为典型的有机污染物，ＭＢ与４⁃ＮＰ广泛存在于纺织㊁造纸㊁印刷等工业废水中，因其具有较强的光稳定性和抗氧化性，很难被生物降解，对人体健康和自然环境构成严重威胁［５，７－８］㊂Ｗｕ等［９］对ＡｕＮＰｓ催化ＮａＢＨ４还原４⁃ＮＰ的性能展开了研究，结果表明ＡｕＮＰｓ具有优异的催化活性，但其高比面积和高表面能导致其稳定性差，在水溶液中极易发生聚沉，导致催化活性显著降低㊂目前已报道了多种在载体上沉积ＡｕＮＰｓ的方法，如光沉积㊁化学沉积，浸渍和化学还原等，但这些技术中的大多数在控制成本和简化实验步骤等方面受到限制㊂此外，采用传统工艺得到的ＡｕＮＰｓ通常具有多分散性，这是由于金属纳米颗粒之间的重力沉降和捕获引起的前驱体溶液分散不均匀导致的㊂而木质素的三维网状结构可以有效阻止ＡｕＮＰｓ在水溶液中发生聚沉［１０－１１］㊂笔者以木质素为还原剂，在太阳光驱动下将Ａｕ３＋还原成Ａｕ（０）并进一步生长成ＡｕＮＰｓ，替代传统制备方法中所用的水合肼㊁ＮａＢＨ４等有毒试剂［１２］，深入探究了Ａｕ３＋物质的量浓度㊁木质素质量分数㊁光照时间等不同变量对ＡｕＮＰｓ尺寸和形貌的影响；再以ＭＢ和４⁃ＮＰ为模拟污染物，探究ＡｕＮＰｓ／木质素的催化性能，揭示其光催化机理，为木质素高值化利用提供一定的理论依据㊂１㊀材料与方法１．１㊀试验材料酶解木质素由山东龙力科技股份有限公司提供；４⁃ＮＰ㊁ＭＢ㊁ＮａＢＨ４和ＨＡｕＣｌ４购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，均为分析纯；其他试剂均为国产分析纯㊂１．２㊀酶解木质素纯化酶解木质素纯化步骤如下：１）称取３０ｇ酶解木质素，室温条件下，溶解在１００ｍＬ１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ中，过滤除去不溶杂质；２）在滤液中逐滴加入１０％（质量分数）ＨＣｌ，直至溶液ｐＨ＝２；３）在４０００ｒ／ｍｉｎ下离心１０ｍｉｎ，收集沉淀物并用去离子水重复多次洗涤，冷冻干燥获得粗木质素；４）称取１０ｇ粗木质素溶于１００ｍＬ丙酮，连续搅拌６ｈ，使木质素均匀溶解在丙酮中㊂然后在４０００ｒ／ｍｉｎ的转速下离心１０ｍｉｎ，收集上层清液，３５ħ下旋蒸，冷冻干燥获得纯化木质素㊂１．３㊀木质素结构表征采用ＡＧＩＬＥＮＴ１２６０型凝胶渗透色谱（ＧＰＣ，美国安捷伦）分析纯化木质素样品的分子量㊂取５０ｍｇ木质素与１ｍＬ吡啶充分混合后再加入１ｍＬ乙酸酐混合均匀，室温下避光反应４８ｈ，经乙醇和去离子水洗涤并旋转蒸发３次后，得到乙酰化木质０１１㊀第１期李茉琰，等：木质素还原制备金纳米颗粒及其催化性能素㊂使用不同相对分子质量的聚苯乙烯建立标准曲线，测试乙酰化木质素的数均分子量（Ｍｎ）㊁重均分子量（Ｍｗ）和多分散性（ＰＤ）㊂采用ＡＶＡＮＣＥⅢＨＤ６００型３１Ｐ核磁共振（３１Ｐ⁃ＮＭＲ，德国Ｂｒｕｋｅｒ）测定纯化木质素样品的羟基官能团含量㊂将０．４ｍｍｏｌ乙酰丙酮铬加入１０ｍＬ氘代吡啶中，再加入５ｍｍｏｌＮ⁃羟基琥珀酰亚胺溶液作为内标，充分溶解后即得到含有弛豫剂的内标溶液；取１５ｍｇ木质素样品置于５ｍＬ棕色样品瓶中，再依次加入４００μＬ二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）㊁２００μＬ内标溶液和８０ｍＬ２⁃氯⁃４，４，５，５⁃四甲基⁃１，３，２⁃二氧磷杂环戊烷（ＴＭＤＰ），震荡摇匀至样品完全溶解后立即转移到核磁管中进行测试（测试参数：脉冲角９０ʎ，温度２９８Ｋ，扫描次数３２次，谱图宽度１００ˑ１０－６，等待时间６ｓ，中心频率１４５），各级分官能团含量计算公式如下［１３］：酚羟基的含量＝Ａ／Ａᶄˑ０．０１／ｗ（１）式中：Ａ为样品中酚羟基的积分面积；Ａᶄ为内标量Ｎ⁃羟基琥珀酰亚胺的积分面积；０．０１为样品溶液中３１ＰＮＭＲ的物质的量，ｍｍｏｌ；ｗ为样品质量，ｇ㊂１．４㊀金纳米颗粒／木质素分散体系制备称取１０ｍｇ纯化木质素溶于１００ｍＬ丙酮，搅拌３０ｍｉｎ得到０．１ｇ／Ｌ木质素溶液㊂按一定体积比将木质素溶液与ＨＡｕＣｌ４溶液均匀混合，在模拟太阳光（５００Ｗ氙灯）下反应１ｈ，得到ＡｕＮＰｓ／木质素悬浮液㊂ＨＡｕＣｌ４浓度分别为０．０５，０．１０，０．５０，１．００，１．５０，２．００，２．５０和３．００ｍｍｏｌ／Ｌ，ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液（０．１ｇ／Ｌ）的体积比分别为１ʒ１０，１ʒ２，１ʒ１，２ʒ１，３ʒ１，４ʒ１和５ʒ１，光照时间分别为３，５，１０，２０，３０，６０，９０，１２０，１５０，１８０和２１０ｍｉｎ㊂１．５㊀ＡｕＮＰｓ／木质素性质表征采用ＲｕｌｉＨＴ７７００型透射电子显微镜（ＴＥＭ，日本日立）观察ＡｕＮＰｓ的形貌；采用ＺＳ９０Ｘ型纳米粒度仪（美国ＭａｌｖｅｒｎＰａｎａｌｙｔｉａｌ）测定ＡｕＮＰｓ的粒径与分布；采用ＳＰＥＣＯＮＤＰＬＵＳ５０型紫外⁃可见光谱仪（ＵＶ⁃Ｖｉｓ，德国ＡｎａｌｙｔｉｋＪｅｎａ）测定ＡｕＮＰｓ悬浮液的紫外⁃可见光谱；采用ＴＨＥＲＭＯＥＳＣＡＬＡＢ２５０Ⅺ型Ｘ射线光电子能谱仪（ＸＰＳ，美国ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）分析样品组分与化合态（单色ＡｌＫａＸ射线（１４８６．６８ｅＶ），扫描范围为０．０ １３５０．０ｅＶ，通过能为３０ｅＶ，扫描数为３次）㊂１．６㊀催化性能测定利用去离子水分别配制１００ｍＬ０．１ｍｍｏｌ／ＬＭＢ和０．１ｍｍｏｌ／Ｌ４⁃ＮＰ㊂为防止ＮａＢＨ４分解，在冰水浴中配制１００ｍＬ４０ｍｍｏｌ／ＬＮａＢＨ４㊂分别将１．５ｍＬＮａＢＨ４溶液与１．５ｍＬＭＢ㊁４⁃ＮＰ在标准比色皿（光程长度为１ｃｍ）中混合，加入１００μＬＡｕＮＰｓ／木质素溶液，利用ＵＶ⁃Ｖｉｓ（测量模式为光谱扫描，扫描范围为２００ ８００ｎｍ，Ｄｅｌｔａ为２ｎｍ，速度为２００ｎｍ／ｓ）分别在６６４和４００ｎｍ处监测ＭＢ和４⁃ＮＰ特征峰的变化㊂加入不同浓度的ＡｕＮＰｓ／木质素，探究其对两种有机污染物的催化效率㊂有机污染物的光催化降解速率计算公式为：－ｌｎ（Ｃｔ／Ｃ０）＝－ｌｎ（Ａｔ／Ａ０）＝ｋｔ（２）式中：Ａ０为初始吸光度；Ａｔ为ｔ时刻吸光度；Ｃ０为污染物初始浓度，ｍｍｏｌ／Ｌ；Ｃｔ为ｔ时刻污染物浓度，ｍｍｏｌ／Ｌ；ｔ为反应时间，ｍｉｎ；ｋ为反应速率常数，ｍｉｎ－１㊂２㊀结果与分析２．１㊀结构表征２．１．１㊀木质素的结构表征酶解木质素纯化前，木质素的Ｍｎ为１８６７ｇ／ｍｏｌ，Ｍｗ为２７４４ｇ／ｍｏｌ，ＰＤ为１．４７；纯化后，木质素的分子量降低，Ｍｎ降低至８５５ｇ／ｍｏｌ，Ｍｗ降低至１２４３ｇ／ｍｏｌ，ＰＤ约为１．４５，无明显变化㊂纯化前，分子量大的木质素在丙酮中溶解度低是导致纯化木质素分子量降低的主要原因㊂纯化木质素的３１Ｐ⁃ＮＭＲ对应主要特征峰的归属及定量分析如表１所示，纯化木质素中紫丁香基酚羟基含量为１．４８ｍｍｏｌ／ｇ，愈创木基酚羟基含量为２．６５ｍｍｏｌ／ｇ，对羟苯基酚羟基含量为１．５２ｍｍｏｌ／ｇ，脂肪族羟基含量为４．３７ｍｍｏｌ／ｇ，羧基含量为２．９４ｍｍｏｌ／ｇ㊂３１Ｐ⁃ＮＭＲ分析结果表明：纯化木质素含有丰富的还原性基团（羟基），能够将Ａｕ（Ⅲ）还原成Ａｕ（０）㊂表１㊀由３１Ｐ⁃ＮＭＲ分析得到的木质素羟基含量Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｈｅｈｙｄｒｏｘｙｌｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｌｉｇｎｉｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙ３１Ｐ⁃ＮＭＲ化学位移δ信号归属纯化木质素／（ｍｍｏｌ㊃ｇ－１）１５２．５ １５１．５脂肪族羟基４．３７１４２．７ １４０．４紫丁香基酚羟基１．４８１４０．４ １３８．８愈创木基酚羟基２．６５１３８．７ １３７．４对羟苯基酚羟基１．５２１４２．７ １３７．４总酚羟基５．６５１３６．０ １３３．６羧基２．９４２．１．２㊀ＡｕＮＰｓ的结构表征ＡｕＮＰｓ／木质素的ＴＥＭ图见图１ａ，在模拟太阳光照射条件下，酶解木质素作还原剂和稳定剂，能够获得尺寸较均一且分散性良好的ＡｕＮＰｓ／木质素㊂ＡｕＮＰｓ的高分辨图像电子衍射图像（ＳＡＥＤ）见图１ｂ，经测量分析可知ＡｕＮＰｓ的晶格条纹间距１１１林业工程学报第９卷ａ）ＴＥＭ；ｂ）高分辨⁃ＴＥＭ；ｃ）木质素和ＡｕＮＰｓ／木质素的ＸＰＳ光谱；ｄ）Ａｕ４ｆ的高分辨率ＸＰＳ光谱㊂图１㊀ＡｕＮＰｓ的结构表征图Ｆｉｇ．１㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｓｏｆＡｇＮＰｓ为０．２３５ｎｍ，与文献［１４］报道的ＡｕＮＰｓ（１１１）晶面的晶格间距一致，ＡｕＮＰｓ的ＳＡＥＤ中（１１１）㊁（００２）㊁（０２２）㊁（２２２）㊁（０２４）平面的出现证明了生成的ＡｕＮＰｓ是多晶结构㊂采用ＸＰＳ对ＡｕＮＰｓ以图２㊀不同ＨＡｕＣｌ４和木质素溶液体积比下ＡｕＮＰｓ紫外⁃可见光谱图和粒径分布Ｆｉｇ．２㊀ＵＶ⁃ｖｉｓｓｐｅｃｔｒａａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＡｕＮＰｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｕｍｅｒａｔｉｏｓｏｆＨＡｕＣｌ４／ｌｉｇｎｉｎｓｏｌｕｔｉｏｎｓ及木质素的元素组成和表面化学性质进行了表征，其ＸＰＳ全谱的测试结果见图１ｃ，相较于木质素位于２８６．８ｅＶ的Ｃ１ｓ㊁４００．２ｅＶ的Ｎ１ｓ和５３２．１７ｅＶ的Ｏ１ｓ，ＡｕＮＰｓ出现了新的Ａｕ４ｆ信号峰分别对应于Ａｕ的４ｆ５／２和４ｆ７／２位于８７．５和８３．８ｅＶ的特征峰（图１ｄ），综上可知，本研究已经成功制备了ＡｕＮＰｓ㊂２．２㊀ＡｕＮＰｓ／木质素制备工艺优化２．２．１㊀溶液体积比研究表明，Ａｕ㊁Ａｇ㊁Ｐｔ等贵金属纳米粒子在紫外可见光波段展现出很强的光谱吸收，从而发生局域表面等离子体共振（ＬＳＰＲ）的现象，ＡｕＮＰｓ的紫外吸收峰λ＝５２０ｎｍ㊂因此，ＨＡｕＣｌ４溶液／木质素溶液反应后出现的ＵＶ特征吸收峰，表明溶液中Ａｕ３＋被木质素溶液还原形成Ａｕ单质㊂此外，特征吸收峰的变化可以反映表面等离子体共振（ＳＰＲ）的频率变换，ＳＰＲ发生蓝移表明金属纳米粒子的粒径减小，ＳＰＲ发生红移表明金属纳米粒子的粒径增大［１５－１６］㊂当ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液体积比为１ʒ１时，在５２０ｎｍ处出现了比较明显的特征峰（图２ａ），表明ＡｕＮＰｓ的生成，并且随着溶液体积比的增大，５２０ｎｍ处的吸收峰逐渐变得尖锐并出现蓝移，说明ＡｕＮＰｓ的粒径随反应体系中Ａｕ３＋２１１㊀第１期李茉琰，等：木质素还原制备金纳米颗粒及其催化性能增多而逐渐减小，并且当ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液体积比为４ʒ１时，特征峰最尖锐且蓝移最大（图２ａ）㊂通过纳米粒度分析仪获得了ＡｕＮＰｓ粒径分布（图２ｂ），其中ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液体积比在不断增大时，ＡｕＮＰｓ平均粒径出现了先减小后增大的趋势㊂当两溶液体积比为４ʒ１时，此时ＡｕＮＰｓ的平均粒径最小，为３３．５４ｎｍ，与ＵＶ⁃Ｖｉｓ分析结果一致㊂这可能是因为反应体系中Ａｕ３＋的增多致使ＡｕＮＰｓ的产率随之增加，直至ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液体积比为４ʒ１，体系中的ＡｕＮＰｓ开始发生聚集，不再趋于稳定㊂因此，利用模拟太阳光催化制备ＡｕＮＰｓ时，ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液体积比为４ʒ１时获得的ＡｕＮＰｓ平均粒径最小㊂２．２．２㊀光照时间在不同光照时间下进行ＡｕＮＰｓ的还原实验，结果见图３㊂如图３ａ所示，当模拟太阳光照射１０ｍｉｎ时，在反应体系中观察到ＳＰＲ峰的出现，表明有ＡｕＮＰｓ生成㊂随光照时间的增加，ＳＰＲ强度逐渐增强，当光照时间达３０ｍｉｎ时，ＳＰＲ峰的强度不再变化，表明ＡｕＮＰｓ在该溶液体系中完成了还原；继续进行光照６０ｍｉｎ时，ＳＰＲ峰位较３０ｍｉｎ出现蓝移，随后ＳＰＲ峰又开始红移，表明生成的ＡｕＮＰｓ粒径先减小后增大，因此光照催化时间为６０ｍｉｎ时ＡｕＮＰｓ粒径达到最小㊂这一现象出现的原因可能是随着反应时间的增加，体系中不断产生ＡｕＮＰｓ而后发生聚集㊂利用纳米粒度仪测量不同光照时间下的ＡｕＮＰｓ粒径分布，如图３ｂ所示，随着光照时间的增加，ＡｕＮＰｓ的粒径在光照６０ｍｉｎ时最小（３２．６８ｎｍ），与ＳＰＲ峰测量结果一致㊂因此，模拟太阳光催化制备图３㊀不同光照时间下ＡｕＮＰｓ紫外⁃可见光谱图和粒径分布Ｆｉｇ．３㊀ＵＶ⁃ｖｉｓｓｐｅｃｔｒａａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＡｕＮＰｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｔｉｍｅｓ㊀㊀光照３０，６０和９０ｍｉｎ制得的ＡｕＮＰｓ的ＴＥＭ形貌图见图４㊂结果表明，光照时间对ＡｕＮＰｓ的形貌及尺寸影响较小㊂当光照时间为３０ｍｉｎ时，ＡｕＮＰｓ的平均粒径为４１．６３ｎｍ；当光照时间为６０ｍｉｎ时，ＡｕＮＰｓ的平均粒径为３２．６８ｎｍ；当光照时间为９０ｍｉｎ时，ＡｕＮＰｓ的平均粒径为３９．９８ｎｍ㊂ａ）３０ｍｉｎ；ｂ）６０ｍｉｎ；ｃ）９０ｍｉｎ㊂图４㊀不同光照时间生成的ＡｕＮＰｓＦｉｇ．４㊀ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡｕＮＰｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｇｈｔｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｔｉｍｅｓ２．２．３㊀ＨＡｕＣｌ４浓度当ＨＡｕＣｌ４溶液与木质素溶液体积比和光照时间固定时，反应体系中适当的Ａｕ３＋浓度可以使木质素迅速将Ａｕ３＋还原成ＡｕＮＰｓ［１０］㊂不同ＨＡｕＣｌ４浓度下木质素还原ＡｕＮＰｓ的ＳＰＲ谱图见图５㊂如图５ａ所示，ＡｕＮＰｓ的ＳＰＲ峰随ＨＡｕＣｌ４浓度增大而逐渐增强，说明溶液中生成的ＡｕＮＰｓ不断增多㊂当ＨＡｕＣｌ４浓度为１．００ｍｍｏｌ／Ｌ时，ＡｕＮＰｓ在５２０ｎｍ处的ＳＰＲ尖锐且峰值高，说明此时ＡｕＮＰｓ粒径分布窄且产量较高；当ＨＡｕＣｌ４浓度增大至１．５０ｍｍｏｌ／Ｌ时，ＳＰＲ峰值到达最大，继续增大浓度，ＳＰＲ峰值开始逐渐减弱，半峰宽变大，峰位红移，此时生成的ＡｕＮＰｓ因体系中Ａｕ３＋的饱和而发生团聚导致粒径增大，Ａｕ核浓度也随之降低㊂不同ＨＡｕＣｌ４浓度下生成的ＡｕＮＰｓ粒径分布图见图５ｂ㊂由图５ｂ可知，随着ＨＡｕＣｌ４浓度的增加，Ａｕ３１１林业工程学报第９卷ＮＰｓ粒径表现出逐渐减小的趋势㊂直至ＨＡｕＣｌ４浓度增大至１．００ｍｍｏｌ／Ｌ时，ＡｕＮＰｓ的平均粒径最小，为３２．４１ｎｍ；此后随着ＨＡｕＣｌ４浓度的继续增加，生成的ＡｕＮＰｓ无法均匀分散在体系中而发生团聚，粒径逐渐增大，当ＨＡｕＣｌ４浓度为３．００ｍｍｏｌ／Ｌ时，ＡｕＮＰｓ的平均粒径可达７０３．８ｎｍ㊂图５㊀不同ＨＡｕＣｌ４浓度下ＡｕＮＰｓ紫外⁃可见光谱图和粒径分布Ｆｉｇ．５㊀ＵＶ⁃ｖｉｓｓｐｅｃｔｒａａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＡｕＮＰｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＡｕ３＋㊀㊀在光照条件下，控制不同浓度的ＨＡｕＣｌ４溶液得到ＡｕＮＰｓ的形貌如图６所示㊂当ＨＡｕＣｌ４浓度较低时，Ａｕ３＋被还原成Ａｕ核后，由于Ａｕ３＋不足，导致Ａｕ停止生长，稳定分散在溶液中（图６ａ和ｂ）；随着Ａｕ３＋浓度的增加，被还原的Ａｕ核也越来越多，Ａｕ３＋开始附着在Ａｕ核表面上生长从而出现了不同形貌（图６ｃ）；当ＨＡｕＣｌ４浓度为１．００ｍｍｏｌ／Ｌ时，生成的ＡｕＮＰｓ浓度较０．５０ｍｍｏｌ／Ｌ时更高，尺寸更均一（如图６ｃ和ｄ）；当ＨＡｕＣｌ４浓度继续增加至１．５０ｍｍｏｌ／Ｌ时，ＡｕＮＰｓ开始出现不同程度的团聚（图６ｅ），继续增加ＨＡｕＣｌ４浓度，团聚现象加剧（图６ｆ）㊂这与图５ａ中Ａｕ３＋高于１．５０ｍｍｏｌ／Ｌ时，ＡｕＮＰｓ的ＳＰＲ峰强度降低，并伴随着红移现象的出现一致㊂因此，利用木质素在模拟太阳光催化下制备ＡｕＮＰｓ最佳的ＨＡｕＣｌ４溶液浓度为１．００ｍｍｏｌ／Ｌ㊂ａ）０．０５ｍｍｏｌ／Ｌ；ｂ）０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ；ｃ）０．５０ｍｍｏｌ／Ｌ；ｄ）１．００ｍｍｏｌ／Ｌ；ｅ）１．５０ｍｍｏｌ／Ｌ；ｆ）２．００ｍｍｏｌ／Ｌ㊂图６㊀不同浓度ＨＡｕＣｌ４制得ＡｕＮＰｓ的ＴＥＭ图Ｆｉｇ．６㊀ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡｕＮＰｓｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＡｕ３＋２．３㊀ＡｕＮＰｓ／木质素的催化性能２．３．１㊀ＡｕＮＰｓ／木质素催化还原模型污染物室温下，以ＭＢ和４⁃ＮＰ作为有机污染物模型探究ＡｕＮＰｓ／木质素分散体系的催化活性㊂利用ＵＶ⁃Ｖｉｓ分别测定ＭＢ和４⁃ＮＰ在６６４和４００ｎｍ处的紫外吸收峰强度变化［１４，１７］㊂在３ｍＬＭＢ（０．０５ｍｍｏｌ／Ｌ）和ＮａＢＨ４（０．０５ｍｍｏｌ／Ｌ）溶液中加入１５μＬＡｕＮＰｓ／木质素分散液（１ｍｍｏｌ／Ｌ），ＭＢ在６６４ｎｍ处的特征吸收峰强度随时间的增加而逐渐减弱，并在５ｍｉｎ后趋于平缓（图７ａ）㊂ＭＢ的催化还原率在５ｍｉｎ内达９７％，ＭＢ几乎完全被还原；同样地，加入２０μＬＡｕＮＰｓ／木质素分散液（１ｍｍｏｌ／Ｌ）时催化还原率在３．３ｍｉｎ内达９５％（图７ｂ）；而当反应体系中只有ＭＢ和ＮａＢＨ４存在时，即使均匀混合１２ｍｉｎ，ＭＢ在６６４ｎｍ处的吸收峰也几乎不发生变化，这说明没有ＡｕＮＰｓ存在时，ＭＢ未发生还原反应（图７ｃ）㊂在３ｍＬ４⁃ＮＰ（０．０５ｍｍｏｌ／Ｌ）和ＮａＢＨ４（０．０５ｍｍｏｌ／Ｌ）溶液中加入５０μＬＡｕＮＰｓ／木质素４１１㊀第１期李茉琰，等：木质素还原制备金纳米颗粒及其催化性能分散液（１ｍｍｏｌ／Ｌ），随着反应时间的增加，４⁃ＮＰ在４００ｎｍ处的特征吸收峰强度逐渐减弱（图７ｄ）㊂同时，３００ｎｍ处新出现的紫外吸收峰，表明４⁃ＮＰ被逐渐催化还原成４⁃氨基苯酚（４⁃ＡＰ）㊂反应进行到７．３ｍｉｎ时，ＡｕＮＰｓ对４⁃ＮＰ的催化还原率达８２％；ＡｕＮＰｓ／木质素分散液（１ｍｍｏｌ／Ｌ）加入量为８０μＬ达８３％（图７ｅ），ＡｕＮＰｓ／木质素分散液加入量的增加使其对４⁃ＮＰ的催化还原时间明显缩短；当反应体系中只有４⁃ＮＰ和ＮａＢＨ４时，即使混合反应１２ｍｉｎ，４⁃ＮＰ在４００ｎｍ处的紫外吸收峰也基本不变（图７ｆ），这说明体系中无ＡｕＮＰｓ／木质素存在时，４⁃ＮＰ未发生催化还原㊂实验结果表明，ＡｕＮＰｓ／木质素分散体系对ＭＢ和４⁃ＮＰ均有良好的催化还原作用㊂ｄ）５０μＬＡｕＮＰｓ（１ｍｍｏｌ／Ｌ）（４⁃ＮＰ＋ＮａＢＨ４）；ｅ）８０μＬＡｕＮＰｓ（１ｍｍｏｌ／Ｌ）（４⁃ＮＰ＋ＮａＢＨ４）；ｆ）无ＡｕＮＰｓ（４⁃ＮＰ＋ＮａＢＨ４）㊂图７㊀ＭＢ和４⁃ＮＰ在６６４和４００ｎｍ处的紫外吸收峰强度变化Ｆｉｇ．７㊀ＵＶ⁃ｖｉｓｓｐｅｃｔｒａｏｆＭＢａｎｄ４⁃ＮＰｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｄｄｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＡｕＮＰｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓ图８㊀ＡｕＮＰｓ催化ＮａＢＨ４催化还原准一级动力学Ｆｉｇ．８㊀Ｑｕａｓｉｆｉｒｓｔ⁃ｏｒｄｅｒｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＭＢａｎｄ４⁃ＮＰｂｙＮａＢＨ４ｃａｔａｌｙｚｅｄｗｉｔｈＡｕＮＰｓ２．３．２㊀ＡｕＮＰｓ／木质素催化还原动力学分析为了进一步探究ＡｕＮＰｓ／木质素对ＭＢ和４⁃ＮＰ的催化还原活性，通过准一级动力学计算反应速率常数ｋ值评估反应的催化速率，ｋ值越大，催化反应速率越快㊁反应时间越短，说明ＡｕＮＰｓ／木质素的催化性能越好㊂根据ｌｎ（Ｃｔ／Ｃ０）与反应时间之间的线性关系计算反应速率常数ｋ，结果如图８所示㊂２０μＬＡｕＮＰｓ对ＭＢ和ＮａＢＨ４的催化反应速率ｋ值为０．７６５８ｍｉｎ－１，８０μＬＡｕＮＰｓ对４⁃ＮＰ和４的催化反应速率ｋ值为０．３１６６ｍｉｎ－１，说明催化剂ＡｕＮＰｓ／木质素对ＭＢ㊁４⁃ＮＰ均有较好的催化还原活性，且反应动力学常数随ＡｕＮＰｓ／木质素加入量的增加而增加㊂基于以上实验结论，提出ＡｕＮＰｓ／木质素在该条件下对于ＭＢ的催化反应机理：ＮａＢＨ４在水溶液中首先电离出Ｎａ＋离子和ＢＨ４－离子，ＢＨ４－离子提供电子诱导ＭＢ的还原；在不存在催化剂的条件下，该反应的发生需要越过一个较高的能量势垒，因而该反应自发过程十分缓慢㊂然而，当体系中引入ＡｕＮＰｓ后，Ａｕ分子５１１林业工程学报第９卷和ＢＨ４－离子与ＡｕＮＰｓ接触时，ＭＢ分子从ＡｕＮＰｓ催化剂表面获得电子，随之立即被还原和解吸，为后续的ＭＢ分子释放一个新的还原位点，并重复上述过程以确保还原反应的连续性㊂４⁃ＮＰ的还原机理同上，４⁃ＮＰ分子从ＡｕＮＰｓ催化剂表面获得电子后被立即催化还原，最终达到较高催化还原水平㊂３㊀结㊀论利用一种简单的光催化木质素还原Ａｕ（Ⅲ）的方式制备了具有优异催化还原性能的ＡｕＮＰｓ／木质素，深入探究了Ａｕ３＋浓度㊁木质素质量分数㊁光照时间等不同变量对ＡｕＮＰｓ尺寸和形貌的影响，以ＭＢ和４⁃ＮＰ为模拟污染物，探究ＡｕＮＰｓ／木质素的催化性能，揭示其光催化机理，具体结论如下：１）纯化木质素溶液作为Ａｕ３＋的还原剂和稳定剂，在光催化条件下，通过调控ＨＡｕＣｌ４溶液／木质素溶液体积比㊁光照时间以及ＨＡｕＣｌ４浓度可以制得粒径可控的ＡｕＮＰｓ㊂２）制备ＡｕＮＰｓ的最佳工艺条件为：ＨＡｕＣｌ４与木质素体积比４ʒ１，光照时间６０ｍｉｎ，ＨＡｕＣｌ４浓度１．００ｍｍｏｌ／Ｌ，其平均粒径为３２．４１ｎｍ㊂３）催化降解动力学分析证明ＡｕＮＰｓ／木质素对ＭＢ（３．３ｍｉｎ，９５％）和４⁃ＮＰ（５．７ｍｉｎ，８３％）均有较好的催化还原活性㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］ＷＡＮＧＢＢ，ＹＡＮＧＧＨ，ＣＨＥＮＪＣ，ｅｔａｌ．Ｇｒｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｕｓｉｎｇｌｉｇｎｉｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０２０，１０（９）：１８６９．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｎａｎｏ１００９１８６９．［２］ＬＯＷＬＥ，ＴＥＨＫＣ，ＳＩＶＡＳＰ，ｅｔａｌ．Ｌｉｇｎｉｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：ｔｈｅｎｅｘｔｇｒｅｅｎｎａｎｏｒｅｉｎｆｏｒｃｅｒｗｉｔｈｗｉｄｅｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ＆Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０２１，１５：１００３９８．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｎｍｍ．２０２０．１００３９８．［３］ＡＲＲＵＤＡＭＤＭ，ＤＡＰＡＺＬＥÔＮＣＩＯＡＳ，ＤＡＣＲＵＺＦＩＬＨＯＩＪ，ｅｔａｌ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｌｉｇｎｉｎｆｒｏｍＣｒａｔａｅｖａｔａｐｉａｌｅａｖｅｓａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｍｅｄｉｃｉｎａｌａｎｄｃｏｓｍｅｔｉｃｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０２１，１８０：２８６－２９８．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｉｊｂｉｏｍａｃ．２０２１．０３．０７７．［４］荆京．水解条件下柠檬酸根修饰的球形银纳米粒子的尺寸调控［Ｄ］．长春：吉林大学，２０１１．ＪＩＮＧＪ．Ｓｉｚｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｃｉｔｒａｔｅｃａｐｅｄｓｐｈｅｒｉｃａｌｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉ⁃ｃｌｅｓｉｎｈｙｄｒｏｌｙｚｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ：ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１．［５］苏秀茹，傅英娟，李宗全，等．木质素的分离提取与高值化应用研究进展［Ｊ］．大连工业大学学报，２０２１，４０（２）：１０７－１１５．ＤＯＩ：１０．１９６７０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｄｌｇｙｄｘｘｂ．２０２１．０２０５．ＳＵＸＲ，ＦＵＹＪ，ＬＩＺＱ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤａｌｉａｎＤａｌｉａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２１，４０（２）：１０７－１１５．［６］王玉先，张红漫，朱丽英，等．金属纳米团簇的合成及抗菌效应的研究进展［Ｊ］．生物加工过程，２０２２，２０（１）：８１－８７．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６７８．２０２２．０１．０１１．ＷＡＮＧＹＸ，ＺＨＡＮＧＨＭ，ＺＨＵＬＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｍｅｔａｌｎａｎｏｃｌｕｓｔｅｒｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２２，２０（１）：８１－８７．［７］岳华东，杭梦婷，郑梦绮，等．新型的氨基稀土金属有机骨架材料的制备及光催化降解有机染料研究［Ｊ］．化工新型材料，２０２２，５０（６）：１４６－１５０．ＹＵＥＨＤ，ＨＡＮＧＭＴ，ＺＨＥＮＧＭＱ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｐａｒａ⁃ｔｉｏｎｏｆｎｅｗｔｙｐｅａｍｉｎｏＹ⁃ＭＯＦｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａ⁃ｄａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｄｙｅｓ［Ｊ］．ＮｅｗＣｈｅｍｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２２，５０（６）：１４６－１５０．［８］ＣＨＥＮＹ，ＷＵＴ，ＸＩＮＧＧＬ，ｅｔａｌ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＦｅ３Ｏ４ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｓａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎａｎｃｈｏｒｉｎｇＡｕａｓｒｅｃｏｖｅｒａｂｌｅｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ４⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１９，５８（３３）：１５１５１－１５１６１．ＤＯＩ：１０．１０２１／ａｃｓ．ｉｅｃｒ．９ｂ０２７７７．［９］ＷＵＦ，ＹＡＮＧＱ．Ａｍｍｏｎｉｕｍｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｏｕｔｅｔｏｕｎｉ⁃ｆｏｒｍｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｃａｔａｌｙｓｉｓａｎｄｓｕｒ⁃ｆａｃｅ⁃ｅｎｈａｎｃｅｄＲａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ［Ｊ］．ＮａｎｏＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１１，４（９）：８６１－８６９．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１２２７４－０１１－０１４２－９．［１０］张清桐，运晓静，颜德鹏，等．太阳光催化木质素制备银纳米颗粒［Ｊ］．林产化学与工业，２０１９，３９（４）：３５－４１．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－２４１７．２０１９．０４．００５．ＺＨＡＮＧＱＴ，ＹＵＮＸＪ，ＹＡＮＤＰ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｓｌｉｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｙｌｉｇｎｉｎｕｎｄｅｒｓｏｌａｒｌｉｇｈｔｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＰｒｏｄｕｃｔｓ，２０１９，３９（４）：３５－４１．［１１］ＬＩＪ，ＺＥＮＧＨＣ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅＡｕ／ＴｉＯ２ｎａｎｏｃａ⁃ｔａｌｙｓｔｓｖｉａｓｅｌｆ⁃ａｓｓｅｍｂｌｙ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００６，１８：４２７０－４２７７．ＤＯＩ：１０．１０２１／ｃｍ０６３６２ｒ．［１２］ＤＡＳＳＫ，ＤＩＣＫＩＮＳＯＮＣ，ＬＡＦＩＲＦ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｃｈａｒａｃｔｅ⁃ｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｗｉｔｈＲｈｉｚｏｐｕｓｏｒｙｚａｅｐｒｏｔｅｉｎｅｘｔｒａｃｔ［Ｊ］．ＧｒｅｅｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１２，１４（５）：１３２２－１３３４．ＤＯＩ：１０．１０３９／Ｃ２ＧＣ１６６７６Ｃ．［１３］ＺＨＡＮＧＱＴ，ＬＩＭＦ，ＧＵＯＣＹ，ｅｔａｌ．Ｆｅ３Ｏ４ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｌｏａｄｅｄｏｎｌｉｇｎｉｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｐｐｌｉｅｄａｓａｐｅｒｏｘｉｄａｓｅｍｉｍｉｃｆｏｒｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＨ２Ｏ２［Ｊ］．Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１９，９（２）：２１０．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｎａｎｏ９０２０２１０．［１４］ＺＨＡＮＧＱＴ，ＬＩＭＦ，ＬＵＯＢ，ｅｔａｌ．Ｉｎｓｉｔｕｇｒｏｗｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒ⁃ｔｉｃｌｅｓｉｎｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｕｇａｒｃａｎｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｏｒｆｌｏｗｃａｔａｌｙｔｉｃａｌａｎｄａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２１，４０２：１２３４４５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｊｈａｚｍａｔ．２０２０．１２３４４５．［１５］ＣＨＥＮＸ，ＺＨＵＨＹ，ＺＨＡＯＪＣ，ｅｔａｌ．Ｖｉｓｉｂｌｅ⁃ｌｉｇｈｔ⁃ｄｒｉｖｅｎｏｘｉ⁃ｄａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎａｉｒｗｉｔｈｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｃａｔａ⁃ｌｙｓｔｓｏｎｏｘｉｄｅｓｕｐｐｏｒｔｓ［Ｊ］．ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｄｉｎＥｎｇｌｉｓｈ），２００８，４７（２９）：５３５３－５３５６．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｎｉｅ．２００８００６０２．［１６］ＴＡＫＡＨＩＲＯＫ，ＮＡＹＡＳＩ，ＴＡＤＡＨ．Ｈｉｇｈｌｙａｃｔｉｖｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｐｌａｓｍｏｎｉｃｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ⁃ｌｏａｄｅｄｍｅ⁃ｓｏｐｏｒｏｕｓｔｉｔａｎｉｕｍ（Ⅳ）ｏｘｉｄｅｏｖｅｒｌａｙｅｒａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｓｕｂｓｔｒａｔｅ［Ｊ］．ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣ，２０１４，１１８（４６）：２６８８７－２６８９３．ＤＯＩ：１０．１０２１／ｊｐ５０９４５４２．［１７］ＺＨＡＮＧＱＴ，ＳＯＭＥＲＶＩＬＬＥＲＪ，ＣＨＥＮＬ，ｅｔａｌ．Ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｗｏｏｄｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄｗｉｔｈｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｓａｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ⁃ｆｌｏｗｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒｆｏｒｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ４⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２３，４４３（ＰｔＢ）：１３０２７０．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｊｈａｚｍａｔ．２０２２．１３０２７０．（责任编辑㊀李琦）６１１。
一种金纳米粒子制备及表征研究
有生物相容性 的胶体 金纳米粒子 ， 使用壳 聚糖 、 巴胺 、 基酸 、 多 氨 环糊精 等做稳定 剂和表面修饰的制备研究也有报道 Ｉ 。 ４
中， 保持沸腾并定容 ， 数分钟后冷却。
． 采用葡 萄糖 一 柠檬 酸钠水溶液体系制备 Ａ ｕ纳米粒子 ， 用 １ ３ 纳米 粒子 的表 征 不 Ａ ｕ纳米粒子 以 ｕ Ｖ—Ｖ ｓ吸收 光谱 表征 和 Ｔ Ｍ 表征 ，Ｅ ｉ Ｅ ＴＭ 加入制备纳米 金胶体 时常 用 的高 分子 聚合物 保护 剂 Ｐ Ａ（ 乙 Ｖ 聚 溶液 挥发 至 烯醇） Ｐ Ｐ 聚乙烯吡 咯烷 酮 ） ， 且 葡萄糖 作为 人体 的基本 的样 品制备 是将 胶体 溶液滴 在碳 膜覆 盖 的铜 网上 ， 、Ｖ （ 等 并 然后在操作 电压 ２０ Ｖ时摄取 Ｔ Ｍ 图像 。 ０ｋ Ｅ 元素和最基本 的医药原料 ， 对人体无 毒副作用 。由于 Ａ ／ ｕ Ｃ催 化 干 ，
剂被应 用于催 化葡 萄糖 为葡萄 糖酸 的反应 。这样 ， 可 能简 化 有 合成 Ａ ／ ｕ Ｃ催化剂及其 液相 催化反应的手续 。于是 ， 在本研究 中 提出了一种 简单 的 Ａ ｕ纳米 粒子 的化 学制 备方法 。通过对 胶体 溶液 ｕ Ｖ—Ｖｓ ｉ 吸收光谱和粒子的 Ｔ Ｍ表 征 ， Ｅ 获得 了 良好 球形 和 单分散 的金 纳米 粒子 ， 同时对金纳米粒 子成 核机理进行 了探讨 。
Ｓｙ ｔ ｅ ｉ ｎｄ Ｃｈａ ａ ｔ ｒｚ ｔｏ ｆ Ｇｏ ｄ Ｎａ ｏ ｒ ｉ ａ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ａ ｒ ｃ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｎ ｐａ ｔｃ ｌ
Ｚ — ｎ ＬＵ Ｗ ｉ， Ｏ ｈｕ— ｒ ｉ ｒ ｇ ， Ｉ பைடு நூலகம் ｅ Ｄ ＮＧＳ ｏ ａｔ ｉ （ ｃｅｃ ｏ ｅｅ ｏ ｇ ｅＵ ｉ ｒ ｔ，Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔ ｙｏ ａ ｒ ｈ ｒ ａｅ ｔ ａ ＆ Ｃ ｅ ｉ ｌ ｉ ｏｙｏ ｕ ｎｎ １Ｓ ｉ ｅＣ ｌ ｇ ，Ｈ ｎｈ ｎｖ ｓ ｙ ｅ ａｏａ ｒ ｆ ｔ ａ Ｐ ａｍ ｃｕｉ ｌ ｎ ｌ ｅｉ ｏ Ｎ ｕｌ ｃ ｈ ｍ ｃ ｏ ｇ ｆ ｎ ａ ａＢ ｌ Ｙ
贵金属催化剂的制备与表征
贵金属催化剂的制备与表征催化剂是一种能够促进化学反应的物质，其中贵金属催化剂具有独特的催化性能。
贵金属催化剂可以催化许多重要的化学反应，如加氢、氧化、脱氢等反应，具有广阔的应用前景。
本文将介绍贵金属催化剂的制备与表征。
一、贵金属催化剂的制备制备贵金属催化剂的方法多种多样，比较常见的有贵金属离子还原法、嵌入法、沉淀法、还原处理后膜法等。
1. 贵金属离子还原法贵金属离子还原法是一种经典的贵金属催化剂制备方法。
该方法使用贵金属盐溶液，将其还原成贵金属纳米粒子。
还原剂通常是还原性较强的物质，如氢气、氯化亚锡、氨水等。
通常，还原剂的数量、还原温度及pH值等因素均会对贵金属催化剂的制备产生影响。
2. 嵌入法嵌入法是一种简单易行的贵金属催化剂制备方法。
该方法通常将贵金属催化剂嵌入到载体中，如炭黑、硅胶等。
嵌入贵金属的原理是将贵金属盐的水溶液与载体溶液混合，然后将混合物固化后，通过热处理或还原处理，将贵金属氧化物还原成纳米粒子。
这种方法制备的贵金属催化剂常常具有高的活性和选择性。
3. 沉淀法沉淀法是一种常见的贵金属催化剂制备方法。
该方法将贵金属盐溶液加入还原剂，制备贵金属纳米粒子。
然后通过离子交换或阳离子吸附等方法，将贵金属纳米粒子沉淀到载体表面，制备贵金属催化剂。
4. 还原处理后膜法还原处理后膜法是一种新型的贵金属催化剂制备方法。
该方法将贵金属盐溶液分散在载体溶液中，制备贵金属纳米粒子。
然后将溶胶涂覆在载体上，通过还原处理制备贵金属催化剂膜。
这种方法制备的贵金属催化剂通常具有较高的催化活性和选择性。
二、贵金属催化剂的表征贵金属催化剂的表征是制备催化剂的过程中十分重要的一环。
正确而准确地表征贵金属催化剂的物理和化学性质，能够为催化反应机理的研究提供有力的支持。
1. 粒径分布粒径分布是一种表征贵金属催化剂粒子大小的方法。
通常，通过透射电镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等仪器，观察贵金属粒子的形貌和大小。
贵金属粒子的粒径大小是影响贵金属催化剂催化活性和选择性的重要因素之一。
纳米粒子的制备方法综述
纳⽶粒⼦的制备⽅法综述纳⽶粒⼦的制备⽅法综述摘要：纳⽶材料是近期发展起来的⼀种多功能材料。
在纳⽶材料的当前研究中,其制备⽅法占有极其重要的地位,新的制备⼯艺过程的研究与控制对纳⽶材料的微观结构和性能具有重要的影响。
本⽂主要概述了纳⽶材料传统的及最新的制备⽅法。
纳⽶材料制备的关键是如何控制颗粒的⼤⼩和获得较窄且均匀的粒度分布。
[1]Abstract :Nanometer material is a kind of multi-functional material which was developed in recend . In the current study of it , its produce-methods occupy the important occupation . New methods’ reseach and control have an important influence on Nanometer materials’microstructure and property .This title mainly introduces nanometer materials’traditional and new method of producing . The key of the nanometer material s’ producing Is how to control the grain size and get the narrow and uniform size distribution .关键词：纳⽶材料制备⽅法Key words :Nanometer material produce-methods正⽂：纳⽶材料的制备⽅法主要包括物理法，化学法和物理化学法等三⼤类。
下⾯分别从三个⽅⾯介绍纳⽶材料的制备⽅法。
物理制备⽅法早期的物理制备⽅法是将较粗的物质粉碎，其最常见的物理制备⽅法有以下三种：1.真空冷凝法⽤真空蒸发、加热、⾼频感应等⽅法使原料⽓化或形成等离⼦体，然后骤冷。
纳米二氧化钛的制备及光催化分析
苏州科技大学材料科技进展化学生物与材料工程学院材料化学专业题目：纳米二氧化钛的制备及光催化*名：**学号：**********指导老师：***起止时间：5月20日——6月8日纳米二氧化钛的制备及光催化吕岩（苏州科技学院，化学与生物工程材料学院，江苏，苏州，215009）摘要:纳米二氧化钛是种重要的纳米材料，其在众多领域有着广泛的应用。
本文主要介绍纳米二氧化钛的多种制备方法，包括化学气相法(化学气相沉积法、化学气相水解法等)、液相法( 溶胶凝胶法、沉淀法、水热合成法等)两大类,并分析了各种工艺的优劣。
并介绍纳米二氧化钛光催化反应原理,基本方法,影响因素,及其广泛的应用。
通过介绍纳米二氧化钛的制备及光催化的研究，更深刻理解其在生产生活中应用。
关键词：纳米TiO2，制备方法，光催化.The study on preparation of nanometer TiO2 and photocatalyticLv Yan(University of Science and Technology of Suzhou,School of Chemical and Biological Engineering Materials,Jiangsu,Suzhou,215009) Abstract: A s an important nanomaterial nanometer TiO2 has wide app lications in many fields, such as environmental production. Preparation methods of nanomaterial TiO2w ere briefly summarized, including chemical gas phase method( CVD and chem ical gas phase hydro lysis method etc. ) and liquid phase method( sol- gelmethod, precipitation method, hydrothermal synthesismethod etc. ). The advan tages and disadvanges o f everym ethod w ere analyzed. Introduce nano TiO2reaction principle, basic method, influence factors, and its wide application. Through the introduction of the preparation of nano TiO2 research, a deeper understanding of its application in the production and living.Key words: nanometer T iO2; preparation method, photocatalysis引言：纳米二氧化钛是一种新型的光催化无机功能材料，由于其粒径在1~ 100 nm 之间, 具有粒径小、比表面积大表面活性高、分散性好等特点, 表现出独特的物理化学性质。
纳米贵金属催化剂的制备及其在催化加氢中的应用
Au/TiO STEM
0.09mgAu /ml 甲苯 溶液担载
2
的
(a)Au粒优先分散的位置
(b)Au粒分散后形成的表面晶相
图
0.39mgAu/
ml 甲苯溶
液担载
(a)Au粒优先分散的位置
E. Blomsma. J. Catal. 1996, 159:323
(b)Au粒分散后形成的表面晶相
负载型纳米贵金属催化剂的制备
多相催化 均相催化
多相催化在工业应用中占 主要地位，尤其在化工、 能源、材料工业和环保领 域占举足轻重的地位。
环境可持续发展
（多相）纳米贵金属催化剂
对多相催化而言，吸附是发生催化转化的前提。纳米贵金属催化剂具有发 达的表面，有比常规材料优越得多的吸附潜力。其催化性能是由以下结构 特点决定。
(i) 贵金属表面原子是周期性排列的端点，至少有一个配位不饱和位， 即悬挂键 ，表面原子配位不饱和度较高这使催化剂有较强的活 化反应物分子的能力。
(a)采用混合保护膜，Au粒子5.5nm， 3.6%载量
(b)采用单组分保护膜，Au粒子8.1nm， 4.0％载量
Au/TiO2的TEM图
在焙烧除去有机保护分子时，金属粒子会从载体体相迁移到载体表面，并有一定程 度烧结和具部长大，如Au粒子会从2nm增长到6nm。
嵌入型纳米贵金属催化剂的制备
(i) 模板剂法—— 采用无机分子筛类多孔性物质为模板剂，以合成贵金属
Formation of Nanoparticles Yijun Jiang and Qiuming Gao J. AM. CHEM. SOC. 2006, 128, 716-717
催化剂表征
Figure (a) The low-angle XRD patterns of G4-PAMAM-SBA-15 (1)and Pd(0)-G4-PAMAMSBA-15 (2) with the insert of the wide-angle XRD pattern of Pd(0)-G4-PAMAM-SBA-15. (b)HRTEM image of Pd(0)-G4-PAMAM-SBA-15.
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贵金属纳米粒子的制备进展
2016-04-27 12:50来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
贵金属纳米材料的制备
现阶段合成聚合物刷贵金属纳米粒子的方法主要有偶联法，引发法和配体交换法，制备的贵金属纳米粒子稳定，粒度均匀可控，用途广泛。
现阶段贵金属主要应用区域主要在纳米电子、纳米光学、催化、生物、传感器、治疗学、标记、诊断和控制释放等领域。
其中含硫聚合物刷稳定的贵金属纳米粒子尤为引人注目，因为巯基二硫键、二硫代酯或三硫代酯基团中的硫原子与贵金属纳米粒子有较强的相互作用，而且聚合物刷作为壳层材料有很多优点，如可以增强纳米粒子的长期稳定性，调控纳米粒子的溶解性，提高纳米粒子与聚合物基体的
相容性和可加工性等。
1.引发法：
首先在纳米粒子的表面引入可以引发聚合的官能团，然后采用适当的聚合方法引发单体聚合，从而得到聚合物刷保护的纳米粒子。
引发法有以下优点: ( 1) 通过改变聚合条件诸如单体浓度、温度、反应时间等可调控聚合物壳层的厚度; ( 2) 可以设计结构明确的聚合物，如嵌段或梳形聚合物; ( 3) 控制和实现较高的接枝密度。
通常有 3 种方法将引发剂引入到金属纳米粒子的表面: ( 1) 稳定剂本身就含有用来引发聚合的官能团; ( 2) 先将羟基、羧基等活性基团引入到粒子表面，再通过酯化反应引入引发基团; ( 3) 用含有引发基团的配体交换原有的稳定剂。
2.偶联法：
首先在纳米粒子的表面引入可以引发聚合的官能团，然后采用适当的聚合方法引发单体聚合，从而得到聚合物刷保护的纳米粒子。
引发法有以下优点: ( 1) 通过改变聚合条件诸如单体浓度、温度、反应时间等可调控聚合物壳层的厚度; ( 2) 可以设计结构明确的聚合物，如嵌段或梳形聚合物; ( 3) 控制和实现较高的接枝密度。
通常有 3 种方法将引发剂引入到金属纳米粒子的表面: ( 1) 稳定剂本身就含有用来引发聚合的官能团; ( 2) 先将羟基、羧基等活性基团引入到粒子表面，再通过酯化反应引入引发基团; ( 3) 用含有引发基团的配体交换原有的稳定剂。
3.配体交换法：
配体交换法首先用小分子配体合成金属纳米粒子，然后用含硫聚合物对小分子配体进行替代交换，即可得到聚合刷保护的金属纳米粒子。
这种配体交换有时需要纳米粒子合成后在极性和非极性溶剂中进行相转移，尤其是从非极性溶剂到水中的
相转移。
这个方向的相转移提供了许多重要的优点，包括( 1) 已经发展了许多种方法合成不同尺寸、形状和组成的水溶性金属纳米粒子，这些不能通过直接在非极性溶剂中合成得到; ( 2) 绝大多数能广泛得到的和较便宜的金属前体和还原剂是水溶性的; ( 3) 纳米粒子在水中的合成不依赖于相转移剂( 如四辛基溴化铵) 的使用，相转移剂的使用会引起严重的副反应; ( 4) 纳米粒子在非极性溶剂中的制备要容易得多，但由小分子配体在非极性溶剂中制备的大粒径的金属纳米粒子因为有较小的空间位阻和静电稳定作用，所以大部分方法只适用于直径为 10 nm 以下的粒子; ( 5) 纳米粒子在非极性溶剂中的有效的空间位效应通常使得它们可以在较高浓度下干燥、纯化、再溶解和使用，干燥的样品通常可以长期储存而不发生严重的聚集和降解。