ZnO复合纳米材料的合成及其催化烯烃环氧化性能研究.pdfVIP

学兔兔 第44卷 第 2期 化 工 技 术 与 开 发 V01．44 No．2 2015年 2月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Feb．2015 CuO／ZnO复合纳米材料的合成及其催化烯烃环氧化性能研究 朱 婕 ，王建凤，陈 伟 (浙江省碳材料技术研究重点实验室，温州大学化学与材料工程学院，浙江温州325027) 摘 要：以醋酸锌和硝酸铜为原料通过离子共沉淀法一步合成了(Cu~．Zn，一x)(0H)(CO3)固溶体，并选择在500~C 条件下煅烧得到cuO n0复合纳米晶体。采用扫描电镜和EDS—Mapping~进行表征，分析材料的形貌和组成，证明 晶体为疏松结构的小球，且铜元素和锌元素均匀地分散其中。另外 ，把得到的样品应用于环辛烯氧化中，发现当 Cu2十：Zn2=3时的催化活性最高。 关键词：离子共沉淀法；CuOZ／nO；复合纳米晶体；环辛烯氧化 中图分类号 ：O643．36 文献标识码：A 文章编号2015)02．0001．06 尺寸和结构可控的过渡金属氧化物在材料合成 这样不仅增加了铜纳米粒子的分散性，使粒子与粒 领域已经引起了广泛的关注 [1-10]~其中，过渡金属氧 子之间分离开，减轻反应中的团聚；且小球本身的孔 化物CuO和Cu，O等由于具有低能带隙(Eg=1．2eV) 道结构使反应物更容易到达催化剂表面，从而加速 而具有反应温度低、转化率高、催化剂易分离等优 了催化反应的进行。 点，目前已经被广泛应用到催化 ¨”、传感 [12-131电极 1 实验部分 材料 口和锂 电池 [15-16]等领域。同时，在CO、NO和 类似乙醇的有机挥发性化学物质的氧化中也发挥了 1．1主要试剂 极好的作用 ¨，且c—N耦合反应用氧化铜作催化剂 二水乙酸锌(AR)、三水硝酸铜(AR)、碳酸氢 也具有极高的活性。目前，人们已开发出各种方法 铵(AR)、聚乙烯吡咯烷酮(K一30)，cis—Cyclooctene 来制备不同尺寸和形貌的铜氧化物纳米材料，如溶 (95％stab)，叔丁基过氧化氢(70％aq．soin)，联苯 胶一凝胶法、水热法、溶剂热法、气相沉积法等。 (GR)，乙腈，HPLC(≥99．9％)，高纯水。 纳米粒子因具有特殊表面与界面效应 ，从而表 l。2 CuO／ZnO复合结构纳米材料的合成 现出比块状催化剂更加优异的催化活性。然而，在 首先称取0．93288g醋酸锌和0．1812g硝酸铜于 工业应用中，我们常将固体颗粒分散在液体中，由于 100mL烧杯 中，加入 15mL蒸馏水，强力搅拌使之 纳米颗粒的小尺寸使其表面存在大量的不饱和键， 溶解，得到溶液 1。另外，称取0．7906g碳酸氢铵于 表面活性很大，再加上一些外在的条件如高温，使纳 lOOmL烧杯中，加入 15mL去离子水，搅拌使之溶解， 米粒子在使用过程中往往存在很多共同的缺陷，如 得到溶液2。然后把溶液 1逐滴滴加到溶液2中， 易发生团聚而导致材料粒径变大、表面能减小而失 待滴加完毕，加入0．1gPVP，继续搅拌 10min，使三 去纳米材料的特性 [I，特别是在催化燃烧等高温反 者充分混匀。然后，将溶液转移到50mL聚四氟高 应中。因此，在纳米催化剂的研究中，设法提高纳米 压反应釜中，120~C条件下反应 10h。待高压釜冷却 材料的稳定性，防止或减慢纳米粒子间的团聚现象， 至室温，把产物离心分离，用乙醇和水的混合液洗涤