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摘 要

介孔材料是在上个世纪90 年代快速兴起的一种新型的纳米结构材料，它的产生得到了国际上的物理学、生物学、催化学、化学和材料科学家的广泛重视，而且高度快速发展成为跨越学科类的研究热点之一。介孔材料将一种孔径介于微孔（lt;2nm）与大孔（gt;50nm）之间的具有巨大比表面积和三维孔道结构。单纯的TiO₂纳米粉体有着难以克服的缺点，尺寸过大，难以达到理想效果，尺寸过小则容易团聚，从而应用受到广泛的限制。通过浸渍、嫁接或直接合成等方法可以将杂原子引入TiO₂介孔分子筛的表面、孔道或骨架中，从而改善其催化性能。

本课题合成步骤包括四个步骤，包括：合成TiO₂@SiO₂核壳结构、TiO₂@Au@SiO₂颗粒的合成、Au/SiO₂包裹一层TiO₂以及最后除去硅球，并且将这合成的颗粒用SEM表征。最后除去硅球后的纳米颗粒包裹Au颗粒的催化剂用于催化反应。

关键字：介孔材料 二氧化钛 金纳米颗粒 催化

Research about the Synthetic and Performance of a New Mesoporous Au/TiO₂ Catalyst

ABSTRACT

Mesoporous materials is a new type of Nanostructure materials which risen rapidly in the 90s, it has gotten wide attention by International physicists, biologists, catalysis, chemist and Materials scientists, at the same time. It's quickly become one of the research hot spot that across the discipline class. Mesoporous materials has huge specific surface aperture and three dimensional channel structure with it's aperture between pores (lt; 2 nm) with macroporous (gt; 50 nm). Pure TiO₂ nano powder has some shortcomings to overcome, it will difficult to achieve the ideal effect if it's size is too big and easy to reunite if size is too small, so it's applications received a wide range of restrictions. By dipping, grafting, or direct synthesis can introduce Impurity atoms into the surface of the TiO₂ mesoporous molecular sieve and it's channel or skeleton, it will improve the catalytic performance.

The synthesis process mainly involved four steps, which included the synthesis of the TiO₂/SiO₂ core–shell composites, synthesis of the Au/TiO₂/SiO₂ particles, coating of Au/SiO₂ with TiO₂, and etching the outer silica. SEM images were used to confirm the success of each of the synthesis steps, and last the catalytic activity evaluation were employed to investigate the degree of re-exposure of Au nanoparticles after the etching treatment.

Key Word: Mesoporous materials; Titanium dioxide; Gold; nanoparticles; catalytic.

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1 介孔分子筛的简介 1

1.1.1 介孔分子筛的发展 1

1.1.2 介孔材料的分类 2

1.1.3 介孔材料的合成原理 2

1.1.4 介孔材料的合成方法 4

1.1.5 介孔材料的表征 6

1.2 TiO₂介孔材料 9

1.2.1 二氧化钛晶体生长机理 9

1.2.2 二氧化钛的合成方法 10

1.3 对硝基苯酚催化加氢研究进展 12

1.4 论文选题及研究内容 13

第二章 介孔Au/TiO₂催化剂的合成与催化反应 15

2.1 引言……………………………………………………………………………………15

2.2 实验部分 15

2.2.1 化学试剂 15

2.2.2 材料的合成 16

2.2.3 催化性能试验 17

第三章 结果与讨论 18

3.1 Au@TiO₂生成机理 18

3.2 SiO₂纳米球的表征 19

3.3 Au/SiO₂@TiO₂的表征 20

3.4 SiO₂@Au@TiO₂的表征 22

3.5 SiO₂@Au@TiO₂与Au/SiO₂@TiO₂催化性能比较 23

3.5.1 催化剂的催化性能 23

3.5.2 催化反应分析 24

第四章 结论 26

参考文献 27

致 谢 31

第一章 文献综述

1.1 介孔分子筛的简介

1.1.1 介孔分子筛的发展

分子筛狭义上定义为由SiO₄、AlO₄或PO₄的四面体单元通过氧桥键连接形成骨架结构，孔道空腔具有分子尺寸的材料。广义上根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)^[1]的规定可分为：孔径大于50 nm的称为大孔（macroporous）；孔径小于2 nm的称为微孔（microporous）。介孔分子筛是一种孔径介于大孔与微孔之间并且具有较大孔容和表面积的孔道结构规整的材料。

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