基于生物還原的鈀納米顆粒的可控合成.pdf

1、Pd納米顆粒作為一種新興的材料，因具有優(yōu)良的光學(xué)、催化性能而在催化、光學(xué)、傳感器等方面有著廣泛的應(yīng)用。Pd納米顆粒的植物還原法具有原料生物質(zhì)來(lái)源廣泛、還原過(guò)程條件溫和，不用外加其它化學(xué)還原劑，納米顆粒穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前關(guān)于植物生物質(zhì)還原制備Pd納米材料多是在間歇操作的特定條件下，關(guān)注能否利用生物質(zhì)來(lái)合成球形Pd顆粒并進(jìn)行初步的表征，而對(duì)納米材料的形貌和顆粒粒度控制水平還相對(duì)有限，有關(guān)植物生物質(zhì)連續(xù)操作反應(yīng)器的設(shè)計(jì)以及工藝條件的優(yōu)化鮮有

2、報(bào)道。本研究篩選得到了可在常溫下具有較強(qiáng)還原鈀能力的生物質(zhì)，獲得了植物還原條件下Pd納米顆粒形貌調(diào)控的規(guī)律，應(yīng)用連續(xù)操作的微管式反應(yīng)器合成Pd納米顆粒，在利用各種表征手段的基礎(chǔ)上，探索反應(yīng)體系結(jié)構(gòu)參數(shù)和反應(yīng)條件對(duì)所得產(chǎn)品粒徑分布及壁面效應(yīng)的影響。
　　 首先，對(duì)側(cè)柏、洋蒲桃、菠蘿蜜、芳樟等廈門(mén)常見(jiàn)的35種植物質(zhì)進(jìn)行了篩選，結(jié)果表明，植物質(zhì)提取液得到的納米顆粒主要以球形顆粒為主，不同植物質(zhì)葉水提液在常溫條件下對(duì)PdCl2溶液的還原

3、能力差異較大，其中以洋蒲桃葉水提液的還原能力最好。變換植物質(zhì)葉水提液種類(lèi)，可以得到不同粒徑的Pd納米顆粒。進(jìn)而在以洋蒲桃葉水提液合成Pd納米顆粒的體系中，考察前驅(qū)體濃度、反應(yīng)液pH、反應(yīng)溫度對(duì)所得產(chǎn)物的粒徑的影響，發(fā)現(xiàn)前驅(qū)體濃度越高，溫度越低，pH越低，所得Pd納米顆粒粒徑越大。
　　 其次，在對(duì)還原工藝優(yōu)化的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)利用洋蒲桃葉水提液可以獲得三角鈀納米片，這是目前關(guān)于采用植物法合成三角Pd納米片的首次報(bào)道。借助于透射電鏡等

4、表征手段對(duì)三角Pd納米片的結(jié)構(gòu)及形成過(guò)程進(jìn)行了初步的研究，結(jié)果表明在洋蒲桃水提液濃度為10g·L-1，Na2PdCl4濃度為4mM，pH在2-3范圍內(nèi)，常溫下反應(yīng)24 h得到了邊長(zhǎng)約為27.5±5.0 nm、產(chǎn)率為30％左右的單晶結(jié)構(gòu)的Pd納米三角片。添加I-、Fe3+等輔助離子不能有效地提高Pd納米三角片的產(chǎn)率。該納米Pd三角片是由小的球形顆粒通過(guò)Ostwald ripening熟化過(guò)程吸附到大的顆粒表面逐漸長(zhǎng)大而成，過(guò)程中低溫和低p

5、H更有利于納米三角片的形成。紅外光譜結(jié)果顯示植物質(zhì)水提液中的黃酮在還原過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。
　　 最后，以Na2PdCl4溶液為Pd前驅(qū)體，洋蒲桃葉水提液為還原劑和保護(hù)劑，以所得納米顆粒粒徑分布為主要考核指標(biāo)，通過(guò)對(duì)連續(xù)操作管式反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)如混合器和反應(yīng)管材等操作參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最終確定了以硅油包裹的較優(yōu)合成工藝路線。該工藝所得Pd納米顆粒的粒徑偏差(15％)小于傳統(tǒng)的間歇法(31.7％)，且有效地解決了Pd納米顆粒的粘壁