金纳米催化剂(五):金壳结构

2016-08-22
研发部

                                                               4-NP浓度随反应时间的变化规律

        2011年,Huang等首次采用植物单宁(BT)作为还原剂和稳定剂一步合成了AuNPs,随后将AuNPs固载于γ-Al2O3,获得了Al2O3-BT-AuNPs复合催化材料。催化NaBH4还原4-NP的结果证实,合成材料的催化活性与BT和Au的负载量有关,当BT和Au的负载百分比分别为 0.5时催化活性最高,反应5 min 即可完成。此外,该催化剂循环使用4次后,转化率仍高达95.1%。

         2012年,Zhou等结合离子自组装和原位还原过程,合成了核壳结构的PS/Au复合材料。不仅AuNPs的尺寸和引入量可方便调节,还关联了其催化NaBH4还原4-NP性能与金属颗粒尺寸的变化规律。

        2013年,Lai等以具有近红外(NIR)吸收和光热转化能力的六硼化镧(LaB6)为核、SiO2为壳合成了LaB6@SiO2核壳型复合材料,将其进一步氨基化得到LaB6@SiO2-NH2,随后进行柠檬酸包裹及NaBH4还原Au3制得 LaB6@SiO2/Au催化剂材料。合成催化剂的突出特点在于:(1)保留了LaB6纳米核优良的NIR吸收和光热转化特性;(2)AuNPs高度分散,平均粒径为 6.5 nm(DLS)。在催化 NaBH4还原4-NP的模型反应中,建立了NIR照射对反应速率的影响规律,即催化活性随反应温度的升高而增加,25℃时的拟一级速率常数为2.05× 103 s1;NIR光照射,温度未设定时,4-NP的还原速率比25 ℃、无NIR光照射时的要快, 这可归于LaB6核通过NIR光热转化诱导反应介质产生热量,导致反应温度升高而造成的。与此同时,NIR光照射但反应温度恒定为25 ℃时的4-NP的还原速率较之25 ℃、无NIR光照射时的快,这是通过NIR光热转化产生的热量必须首先转移到催化剂表面,然后才能转移到周围反应介质中,从而催化剂表面的温度比反应介质的平均温度要高,且由于催化反应是在催化剂表面进行的,从而反应速率较快。可见,利用NIR光照射能明显提高催化活性。催化剂循环使用6次,活性无明显降低,表明LaB6@SiO2/Au复合纳米催化剂具有较好的重复使用性。这种将NIR光热转换材料与催化材料结合的新思路,对高效光热驱动催化体系的发展大有益处,能节省电热能输入,同时为利用NIR光热转换特性强化催化活性的应用提供了借鉴。

        同年,Liu等将Au稳定于聚烯丙胺盐酸盐(PAH)修饰的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)微球上,柠檬酸钠还原得到PGMA@PAH@AuNPs。催化NaBH4还原4-NP的反应,2 min内完成反应。他们认为,该研究成果是文献报道中用时最短、反应最快的催化结果。此外,复合微球经超声、清洗及超纯水长时间处理后,AuNPs没有流失。

        Zhang等采用静电纺丝技术与Sn2原位还原方式相结合的途径,制备了C@Au核壳型纤维交联的三维网状复合材料。Au壳层由尺寸较小的AuNPs构成,厚度约为5 nm; 基于C和Au协同效应而产生的富电子催化平台,合成的网状复合材料在25 ℃,NaBH4还原4-NP的反应中表现出高催化活性,5 min反应完成,拟一级速率常数为5.42 × 103s1;在分离和循环使用中,三维网络结构能显著改善复合材料的催化活性。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司