金Au纳米复合材料的制备及催化性能研究(2)

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2.3.3 催化剂的可见光催化性能及机理研究 13

2.4 本章小结 15

3 h-BN纳米复合材料的制备及有机催化性能研究 16

3.1 引言 16

3.2 实验部分 16

3.2.1 实验试剂 16

3.2.2 实验仪器 16

3.2.3 Au/h-BN纳米复合材料的制备 17

3.2.4 催化还原硝基苯酚的活性测试 17

3.3 结果与讨论 18

3.3.1 催化剂的结构与形貌 18

3.3.2 催化剂的有机催化性能研究 20

3.4 本章小结 22

结论 23

致谢 24

参考文献 26

1 绪论

1.1 引言

在经济高速发展的今天，化石能源的大量消耗所造成的能源枯竭和使用这些化石能源所造成的环境污染严重影响着人类的生存与发展。目前，化石能源是人类生活、生产的主要能源，以煤、石油、天然气为主的化石能源是社会经济发展的重要依靠。但随着全球能源消耗量的不断增长，化石能源等不可再生能源正在逐渐枯竭，同时，化石能源的不科学使用对环境也造成了严重的影响，这引起了全球的广泛关注。因此，开发太阳能、风能、海水温差能等可再生能源势在必行。

太阳能作为可再生能源，最早被人类使用，它有以下突出优点：（1）太阳能是一种清洁能源，不会产生废气、废液、废渣，对环境污染小；（2）太阳能取之不尽用之不竭，是地球上最丰富的可再生能源；（3）地球上任何有太阳的地方都可以利用太阳能作为能源，没有地域限制；（4）成本低廉。基于这些优点，如何更高效地利用太阳能来解决人类目前最关注的能源和环境问题，已经成为国内外学者科研的热点和前沿。半导体光催化是一门新型的绿色学科，直接把低密度的太阳能转化为高密度的化学能，有效除去废水中的有机污染物和重金属离子，不会产生二次污染物，并且光催化降解的过程操作简单，在温和的条件下就能快速反应，实现污染物完全矿化，是处理废水污染的有效方法，因此，开发多功能半导体新材料，用于光催化降解有机污染物，推进环境的改善，意义重大。

1.2 Au纳米粒子的简介

长期以来，金被认为是化学性质极其稳定的物质，直到2002年Huber[1]等人首次报道了金纳米粒子在氧化CO的反应中表现出了催化活性，金纳米粒子才逐渐进入人们的研究范围。与其他纳米粒子相似，金纳米粒子的特殊性能来源于其特殊的结构、表面效应和小尺寸效应。近年来金纳米颗粒取得了显著的进展，特别是在硝基苯酚还原反应、CO氧化反应[2]、芳环加氢[3]、酸酐加氢[4]等反应中表现出了巨大的潜力。另外，金纳米粒子还具有较高的表面活性、表面自由能，使其广泛应用于生物、医药、催化等领域。

同时，Au纳米粒子的结构形貌以及尺寸大小对Au纳米粒子的催化性能影响较大。因此，研究人员一直致力于开发不同的制备方法控制和合成不同形貌的Au纳米粒子。采用物理方法如真空溅射法、蒸镀法，可以制备Au纳米粒子。目前采用的化学制备方法有化学还原法、模板法、光化学合成法等，其中最常用的制备方法是化学还原法，通常采用各种还原剂将Au纳米粒子从它的盐溶液中还原出来，包括柠檬酸钠、硼氢化物等还原剂。