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纳米催化剂及其应用
纳米催化剂及其应用
四川农业大学化学系应用化学201401徐摘要：近年来，纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域，其中最典型的实例就是纳米催化剂(nanocatalysts——NCS)的出现及与其相关研究的蓬勃发展。纳米材料具有独特的晶体结构及表面特性,其催化活性和选择性大大高于传统催化剂,目前已经被国内外作为第4代催化剂进行研究和开发。本文简要介绍了纳米催化剂的基本性质、独特的催化活性等；并较详细地介绍了纳米催化剂分类以及常见的制备方法；最后对其研究动态进行了分析，预测了其可能的发展方向。
关键词：纳米催化剂材料制备催化活性应用
Nano-catalystanditsapplication
Abstract:Inrecentyears,thedevelopmentofnano-scienceandtechnologyhasbeenwidelypenetratedintothefieldofcatalysisresearch.Themosttypicalexampleistheemergenceofnanocatalysts(NCS)andtheflourishingofrelatedresearch.Nanomaterialshaveuniquecrystalstructureandsurfacecharacteristics,andtheircatalyticactivityandselectivityaremuchhigherthanthoseoftraditionalcatalysts.Atpresent,theyhavebeenresearchedanddevelopedasthe4thgenerationcatalystathomeandabroad.Inthispaper,thebasicpropertiesofnanocatalystsandtheiruniquecatalyticactivityarebrieflyintroduced.Theclassificationofnanocatalystsandtheirpreparationmethodsareintroducedindetail.Attheendofthispaper,theresearchtrendsareanalyzedandthepossibledevelopmenttrendsarepredicted.
Keywords:nanocatalystmaterialpreparationcatalyticactivityapplication
催化剂又称触媒，其主要作用是降低化学反应的活化能，加速反应速率，
当纳米颗粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级，此时处于分立能级中的电子的波动性可使纳米颗粒具有较突出的光学非线性、特异催化活性等性质。量子尺寸效应可直接影响到纳米材料吸收光谱的边界蓝移，同时有明显的禁带变宽现象；这些都使得电子／空穴对具有更高的氧化电位，从而可以有效地增强纳米半导体催化剂的光催化效率口[6]。
2常见纳米催化剂
NCs大致可以分为负载型和非负载型两大类。下面仅就其中几种常见NCs进行介绍[7~9]。
2．1贵金属纳米催化剂
Au是贵金属中最具代表性的一种元素，其外层d轨道具有半充满的电子结构，一般不易化学吸附小分子，且很难制得高分散的Au纳米颗粒[10]。但是利用碳纳米管(CNTs)与负载的金属之间特殊的相互作用，Ma等[11]成功地利用化学镀层技术将Au负载到CNTs上，制备了高分散的Au／CNTsNCs。
2．2金属簇纳米催化剂
纳米金属簇属介观相，具有与微观金属原子和宏观金属相显著不同的性质。我国科研人员在该研究领域已经取得突破性进展。据中国科学院纳米科技网报道，刘汉范等采用化学还原法制备了Pt族纳米金属簇以及Pt-Pd、Pt-Rh、Pt-Au等纳米双金属簇。该研究小组还将高分子基体效应与冷冻干燥技术相结合，实现了大量合成纳米金属簇；他们还利用微波介电加热技术实现了纳米金属簇的连续合成，并解决了纳米贵金属簇的稳定性问题。Winans等[13]将Pt金属簇负载到硅晶片自然氧化的表面上Si02／Si(111)，得到了稳定性极高的纳米金属簇。
2．3过渡金属氧化物纳米催化剂
过渡金属氧化物NCs主要用于工业氧化还原催化反应中，与金属单质催化剂相比，其耐热性和抗
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