金Au纳米复合材料的制备及催化性能研究(3)

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研究表明，纳米颗粒沉积到金属氧化物上时能显著提高催化活性。Lu[5]等人采用沉积-沉淀法（DP）将Au纳米粒子负载到TiO2表面，Au/TiO2复合材料的光催化活性远高于单纯的TiO2。将Au纳米粒子沉积到SiO2表面，可使Au选择催化丙烯的环氧化。王等人[6]采用多元共组装的方法，成功制备了负载金纳米颗粒的有序介孔碳基催化剂，透射电镜照片如图1.1，催化剂应用于水相中氧化苯甲醇，反应12 h时，苯甲醇几乎完全转化成苯甲酸。

Au-S-C 的透射电镜照片

图1.1 Au-S-C 的透射电镜照片

1.3 载体纳米材料简介

1.3.1 石墨相氮化碳纳米材料简介

石墨相氮化碳（g-C3N4），是一种新型的半导体光催化剂，在可见光范围有响应。g-C3N4中，C、N原子都是sp2杂化，原子间通过σ键相连，形成了与苯环类似的六边形结构。g-C3N4具有层状结构，由C3N3或者C6N7构成其层上的基本组成结构单元，其单层结构如图1.2所示。DFT理论计算结果表明，C6N7要比C3N3结构更稳定[7]。g-C3N4密度小，比表面积大，化学稳定性高，且制备工艺简单，造价低廉，在可见光催化、催化剂载体及制备金属氮化物等领域应用前景广阔，受到国内外学者的广泛关注。

图1.2 g-C3N4同素异形体的连接方式：C3N3环和C6N7环

2009年，Wang等人在《Nature Meterial》上首次报道了将非金属半导体材料g-C3N4用于可见光光解水制氢[8]，自此，g-C3N4在光催化降解有机污染物、光解水制氢等领域引起了新的研究热潮[9-10]。Yan等人制得了g-C3N4催化剂，在可见光照射下能有效地催化降解甲基橙溶液[11]；Dong等人利用制备出的层状g-C3N4在可见光下催化降解罗丹明B，发现g-C3N4的降解效率高于C掺杂Ti02[12]。

将高比表面的g-C3N4作为载体沉积金属纳米粒子，使得其高度分散在载体上，增大金属纳米粒子的接触面积，同时两者间的协同作用，将明显提高基于金属纳米粒子复合材料的催化活性。

1.3.2 氮化硼纳米材料简介

氮化硼（boron nitride，BN）是由第III族硼（B）元素和第V族氮（N）元素组成化合物。它结构类似于石墨，杂化方式为sp2和sp3，其中六方相BN和三方相BN为sp2杂化；立方相BN以及纤锌矿结构BN是sp3杂化。其中，六方BN（h-BN）是二维平面结构，B原子和N原子靠很强的sp2共价键结合，交替排列，无限延伸，构成了平面六边形蜂窝结构。层与层之间则仅靠微弱的范德华力相结合。拥有和石墨烯相类似的结构，又由于其为白色，所以BN又称为“白石墨”。随着石墨烯研究发展的热潮，h-BN因其与石墨烯相似的二维纳米结构，受到越来越多国内外学者的关注。

BN内部具有丰富的孔洞结构，这使得它的比表面积很大，且其良好的疏水性能和耐酸耐碱热稳定性好等优异性能，可以作为优异的催化剂载体[13-14]。一般规律表明，催化剂载体比表面增大，活性组分的分散性提高，催化活性也随之增强。

目前有很多学者将高比表的BN当做催化剂载体。Wang[15]等人采用化学沉积法成功将Ag2CO3负载在高比表面的BN上，并且证明了因为BN的修饰作用使得Ag2CO3的光催化性能得到了显著提高，同时还很好的抑制了Ag2CO3的光腐蚀现象。Chen[16]等人也发现，将类石墨相的BN作为载体负载AgBr，能显著提高AgBr降解有机染料的降解率。Liu[17]等人在高温还原性气氛下，热解硼酸、尿素、硝酸铜混合物，一步制备出铜/氮化硼纳米复合材料，发现催化剂在空气中的稳定性得到了提高，还保持了硝基苯酚的催化还原活性。因此，拥有高比表面的多孔氮化硼材料，在作为催化剂载体的时候具有重要的研究使用价值[18]