纳米稀土负载型催化剂在油烟净化中应用的研究.pdf

纳米没食子酸铅络合物的制备

(师范学院化生系 99 级李玉梅)
(学号:1999125131)

摘要:为探索用化学液相沉淀法制备纳米没食子酸铅络合物的可行性和研究它的催
化性能,以没食子酸和醋酸铅为原料,研究纳米没食子酸铅络合物的制备条件,以及比较有
无分散剂和不同的分散剂对纳米没食子酸铅络合物颗粒大小的影响。实验表明,在反应初加
入适量的分散剂、控制反应物的浓度或添加 NaOH,可制备出粒径小于 20nm 的没食子酸铅
络合物。同时对此没食子酸铅络合物的结构进行分析。
关键词:纳米材料没食子酸铅络合物液相沉淀法分散剂
教师点评:没食子酸铅是一种重要的固体推进剂的燃烧催化剂。目前,纳米催化剂由于
粒径小、比表面积大,其催化作用远比普通级催化剂好。但纳米有机酸盐的研究仍然鲜有见
报道,因此研究纳米没食子酸铅络合物的制备方法及其在固体推进剂的应用,不论在理论上
还是在应用前景的探索均有重要意义。作者以严谨的科学态度,通过大量的实验,首次成功
合成出纳米没食子酸铅络合物,并且比较系统地研究了纳米没食子酸铅络合物的合成方法。
论文思路清晰,文字流畅,图文并茂,是一篇具有创新性和有学术价值的论文。(点评教师:
洪伟良)

一、前言
纳米材料的结构和物性
纳米材料是指颗粒尺寸为纳米量级(1~100nm)的超细粒子材料,其粒径处于原子簇
和体相之间。因此具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。由此产
生出与传统固体材料不同的许多特殊性质,具有优良的物理和化学性能。由于纳米材料粒径
小,比表面积大,表面原子多,具有很高的化学活性,作为催化材料可显著提高催化效率。
国际上已作为第四代催化剂进行研究与开发。纳米催化剂的催化活性和选择性大大高于传统
催化剂。
结构
纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成。纳米晶粒内部的微观结构与传统的晶
体结构基本一致,只是由于每个晶粒仅包含着有限个晶胞,晶格点阵必然会发生一定程度的
弹性畸变。尽管每个晶粒都非常小,但与传统粗晶材料类似,其内部同样会存在着各种点阵
缺陷:如点缺陷、位错、孪晶界等。但必需指出,在纳米材料中,点缺陷及位错等低位缺陷
很不稳定,经充分弛豫后,很难在纳米晶粒中继续存在。而面缺陷则相对比较稳定,即使在
纳米微粒中也可以有孪晶界存在。至于纳米材料中晶界的原子结构则相当复杂,目前尚无统
一的观点。最初,Gleiter 等认为纳米晶界既不表现出晶态的长程有序也不具备非晶态的短程
有序。因此提出了完全无序说[1];随后,Siegel 等认为纳米晶界处的原子结构与传统粗晶晶
界结构并无太大的差别,纳米晶界上原子排列是有序的或者是局域有序的,从而首先提出了
有序说[1];而李星斗等提出了有序无序说,即认为纳米晶界中有序结构与无序结构并存。总
之,可以认为纳米材料中的界面存在着一个结构上的分布,它们处于无序到有序的中间状态,
有的与粗晶界面结构十分接近,而有的则更趋于无序状态[4]。也就是说纳米固体中的原子排
列既不同于长程有序的晶体,也不同于长程无序、短程有序的“气体态”固体结构,因此一
些研究人员把纳米材料称为晶态、非晶态之外的“第三态固体材料”[2]。
纳米晶粒的形状一般为球形或类球形,除此之外还有其他形状。这些形状跟制备方法密
1
切相关。多元体系的纳米粒子晶体结构也随制备方法和条件不同而异,同种化合物的粒子都
有不同的形状,甚至晶格类型也不一样。
纳米催化剂的催化活性与晶粒的结构、形状及界面结构有着密切的关系。不同晶格类型
的纳米粒子的催化活性不同,同一种晶粒的不同晶面上的催化活性亦有差别。另外,晶粒形
状不同,由于其不同晶面的露置程度不同,对催化活性和选择性都会产生很大的影响。因此,
探索纳米材料结构与催化性能之间的关系对研究纳米催化剂是很有意义的。
表面效应和催化活性
表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同。当粒子属于宏观体系时,表面原子的作
用可以忽略。但是,随着粒子直径逐渐减小,粒子的比表面积急剧增大,表面原子数目迅速
增加,导致表面能和表面结合能也迅速增加,由此产生许多特殊效应,称为表面效应。这时
表面原子的作用就不能忽略了。表 1 给出了原子占全部原子数的比例和粒径之间的关系。表
1[3]说明,当粒径在 10nm 以下时,表面原子占总原子数的百分数迅速增加。
表 1 纳米微粒尺寸与表面原子数的关系
纳米微粒尺寸/nm 包含总原子数表面原子所占比例%
20 ×105 10
10 3×104 20
4 4×103 40
2 ×102 80