金纳米催化剂(六):金核结构

2016-08-22
研发部

                                                                金核结构合成路线图    

       最近,Seo等以聚环氧乙烯(PEO)和聚丙烯酸(PAA)形成的双亲嵌段共聚物(DHBC)为模板,HAuCl4·3H2O为前驱体,肼为还原剂,制得核壳结构Au@DHBC。合成中PAA与前驱体借助静电作用形成胶团,进而对AuNPs的形成起导向作用;而PEO对AuNPs起稳定作用。该路线制得的AuNPs为球形,平均粒径为10±4.0 nm(TEM),具有良好的稳定性,于水中放置数月未出现明显团聚。

        催化NaBH 4还原4⁃NP 的反应结果表明:反应活性与催化剂用量、还原剂浓度和反应温度相关,最佳反应条件为30℃、0.5mol%AuNPs、300当量NaBH4;此时反应15 min完成,拟一级反应速率常数为5.55×10-3S-1。表明合成材料对催化还原4⁃NP 具有优异催化性能。与此同时,该催化材料对硝基苯胺和硝基苯酚系列化合物也具有高催化活性,且与取代基位置和类型无关。此外,该研究小组基于相同手段制备了PD@DHBC和PT@DHBC复合材料,证实DHBC在制备金属基复合材料中具有普适性。Nigra等将有机配体与正辛基溴化铵稳定的AuNPs相结合制备了多种类似核壳结构的催化材料。其中杯芳烃膦(C6P)和杯芳烃硫醇 (MBC)作为配体制备的催化材料在催化NaBH4还原4⁃NP的反应中呈现优异催化活性:C6P催化时的拟一级速率常数为(7.17±2)×10-3 S-1,MBC催化时的拟一级速率常数为 (1.53±0.38)×10-2 S-1,且反应后两种催化材料中Au颗粒未有明显损失。

        Ke等采用层层组装法合成了以巯基乙酸功能化的AuNPs为核,介孔金属⁃有机骨架材料(MOF)为壳层的Au@MIL⁃100(Fe)核壳型催化材料。MOF壳层厚度随组装次数的增加而增厚,而Au核尺寸不变;复合材料(组装20次)的BET表面积为230 m2·g-1,孔体积为0.12 m3·g-1

        目前,已有较多基于MOF负载金属纳米颗粒或金属合金的报道,但是利用MOF组装核壳结构的金属纳米催化剂的研究相对有限。催化NaBH4还原4⁃NP的反应表明:Au@MIL⁃100(Fe)具有优异催化活性,15 min内即可完成转化,拟一级速率常数为5.5×10-3 S-1,较之纯Au和MIL⁃100(Fe),其催化活性高出约20倍和10倍;经离心回收循环使用5次后,活性没有明显损失,有力证明MOF材料在定向合成高活性核壳纳米催化材料中的巨大潜力。

       此外,Han等以Ti3为还原剂,首次结合反胶团技术与氧化还原反应一锅成功制备了Au@TiO2核壳型纳米复合材料,并在催化NaBH4还原4⁃NP的反应中呈现良好活性:反应12min 即可完成,拟一级速率常数为5.03×10-3 S-1;催化剂循环使用10次后,活性没有明显损失。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司