本文關(guān)鍵詞：碳納米量子點的制備及其醇的催化氧化性能研究

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【摘要】：本文使用廉價的石墨碳棒作為原料,僅以純水作為電解質(zhì),不添加任何其他化學物質(zhì),通過簡單電化學法成功制備了高質(zhì)量的碳納米量子點。這種高產(chǎn)率制備碳納米量子點的方法不但經(jīng)濟而且環(huán)保。我們同樣報道了一種高效超聲法制備摻氮碳納米量子點的方法。采用透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜(Raman)等手段對碳納米量子點和摻氮碳納米量子點的結(jié)構(gòu)和形貌進行了詳細的表征。所得碳納米量子點為SP2雜化的結(jié)構(gòu),粒徑均勻,顆粒大小平均為4 nm,其表面在電化學氧化過程中引入較多的活性基團。僅以水作為溶劑,NaClO作為氧化劑,以非金屬碳納米量子點作為催化劑,研究了碳納米量子點醇的催化氧化性能。催化結(jié)果表明:在無催化劑的條件下,苯甲醇轉(zhuǎn)化率僅為6%,在反應(yīng)溫度70℃,催化劑CQDs用量為100 mg,10%的NaClO用量為5 m L,反應(yīng)時間為6 h的反應(yīng)條件下,轉(zhuǎn)化率為75%,選擇性為99.9%,說明CQDs具有較高的催化活性。與其他碳納米催化劑相比,如碳納米管,石墨烯等,CQDs表現(xiàn)出較高的催化活性。同時,對于其他的醇類,CQDs同樣表現(xiàn)出較高的催化活性。通過反復使用,碳量子點表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。相對于純的碳納米量子點,摻氮碳納米量子點的催化性能有所提高。其活性主要得益于其較小的顆粒尺寸以及表面較多的含氧活性基團�？紤]到碳納米量子點的光學性能,嘗試通過引入光催化手段來提高碳納米量子點的催化活性。結(jié)果表明:在光照條件下,碳納米量子點具有較高的催化活性。苯甲醇的轉(zhuǎn)化率由75%提高到85%,證實了光催化提高碳納米量子點的活性的想法。通過表征和分析,提出了碳納米量子點催化劑光催化氧化醇類物質(zhì)的可能反應(yīng)機理。綜上所述,通過電化學法成功制備了碳納米量子點催化劑,該催化劑表現(xiàn)出較好的醇的催化氧化活性及穩(wěn)定性,其高活性歸功于碳納米量子點的小粒徑和表面豐富的含氧官能團。該非金屬類碳納米量子點催化劑為醇的催化氧化劑的開發(fā)提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：碳納米量子點 電化學法 催化氧化 光催化 醇
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 前言9
• 1.2 碳納米量子點的制備9-12
• 1.2.1 化學方法合成碳納米量子點10-11
• 1.2.1.1 電化學合成法10
• 1.2.1.2 模板合成法10
• 1.2.1.3 微波/超聲輔助合成法10-11
• 1.2.1.4 燃燒氧化法11
• 1.2.2 物理方法合成碳納米量子點11-12
• 1.2.2.1 激光燒蝕法11
• 1.2.2.2 電弧放電法11-12
• 1.3 碳納米量子點的應(yīng)用12-16
• 1.3.1 光催化應(yīng)用12-13
• 1.3.2 光電應(yīng)用13
• 1.3.3 電化學檢測13-14
• 1.3.4 燃料電池14
• 1.3.5 生物傳感器14-15
• 1.3.6 氧化還原反應(yīng)15
• 1.3.7 粒子檢測15
• 1.3.8 細胞標記和生物成像15-16
• 1.4 本論文的選題意義和主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 儀器與實驗方法18-21
• 2.1 化學試劑與儀器18-19
• 2.1.1 主要化學試劑18-19
• 2.1.2 實驗儀器與設(shè)備19
• 2.2 催化劑的表征19-21
• 2.2.1 X-射線粉末衍射分析（XRD）19-20
• 2.2.2 透射電子顯微鏡分析（TEM）20
• 2.2.3 X射線光電子能譜分析（XPS）20
• 2.2.4 傅立葉變換紅外光譜分析（FT-IR）20
• 2.2.5 拉曼光譜分析(Raman)20
• 2.2.6 固體紫外吸收光譜分析（UV-Vis）20-21
• 第三章 碳納米量子點及摻氮碳納米量子點的制備與表征21-33
• 3.1 引言21
• 3.2 實驗部分21-23
• 3.2.1 碳納米量子點的制備21-22
• 3.2.2 摻氮碳納米量子點的制備22
• 3.2.3 樣品的表征22-23
• 3.3 結(jié)果與討論23-33
• 3.3.1 碳納米量子點的結(jié)構(gòu)分析23-27
• 3.3.1.1 碳納米量子點的透射電鏡分析（TEM）23-24
• 3.3.1.2 碳納米量子點的X射線衍射光譜分析（XRD）24-25
• 3.3.1.3 碳納米量子點的紅外光譜分析（FT-IR）25-26
• 3.3.1.4 碳納米量子點的拉曼光譜分析（Raman）26
• 3.3.1.5 碳納米量子點的光電子能譜分析（XPS）26-27
• 3.3.2 摻氮碳納米量子點的結(jié)構(gòu)分析27-33
• 3.3.2.1 摻氮碳納米量子點的透射電鏡分析（TEM）27-28
• 3.2.2.2 摻氮碳納米量子點的X射線衍射光譜分析（XRD）28-29
• 3.2.2.3 摻氮碳納米量子點的紅外光譜分析（FT-IR)29-30
• 3.2.2.4 摻氮碳納米量子點的拉曼光譜分析（Raman)30-31
• 3.2.2.5 摻氮碳納米量子點的X射線光電子能譜分析（XPS）31-33
• 第四章 碳納米量子點催化氧化醇的性能研究33-48
• 4.1 引言33
• 4.2 實驗部分33-34
• 4.2.1 醇的催化氧化33-34
• 4.3 結(jié)果與討論34-48
• 4.3.1 碳納米量子點催化氧化性能研究34-43
• 4.3.1.1 不同氧化劑對催化性能的研究34-35
• 4.3.1.2 不同碳納米催化劑催化性能比較35-36
• 4.3.1.3 不同溶劑對碳納米量子點催化苯甲醇氧化性能的影響36-37
• 4.3.1.4 反應(yīng)時間對碳納米量子點催化苯甲醇氧化性能的影響37-38
• 4.3.1.5 反應(yīng)溫度對碳納米量子點催化苯甲醇氧化性能的影響38-39
• 4.3.1.6 催化劑用量對碳納米量子點催化苯甲醇氧化性能的影響39-40
• 4.3.1.7 碳納米量子點催化氧化醇的可能機理40-41
• 4.3.1.8 碳納米量子點催化劑的穩(wěn)定性研究41-43
• 4.3.2 摻氮碳納米量子點的催化性能研究43-46
• 4.3.2.1 摻氮碳納米量子點催化苯甲醇氧化性能研究43-44
• 4.3.2.2 摻氮碳納米量子點催化苯甲醇氧化反應(yīng)的穩(wěn)定性研究44-46
• 4.3.3 碳納米量子點催化氧化其他醇類46-48
• 第五章 碳納米量子點選擇性光催化氧化性能研究48-56
• 5.1 前言48
• 5.2 實驗部分48-49
• 5.2.1 苯甲醇的選擇性氧化和其他醇的催化反應(yīng)48-49
• 5.2.2 碳納米量子點的光電流響應(yīng)測試49
• 5.3 結(jié)果與討論49-56
• 5.3.1 碳納米量子點選擇性光催化氧化苯甲醇性能研究49-50
• 5.3.2 不同碳基納米材料的紫外可見漫反射光譜分析50-51
• 5.3.3 碳納米量子點的光電化學性質(zhì)分析51-52
• 5.3.4 碳納米量子點光催化苯甲醇的可能反應(yīng)機理52-53
• 5.3.5 碳納米量子點光催化其他醇類選擇性氧化53-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 總結(jié)56-57
• 6.2 展望57-58
• 參考文獻58-68
• 在學期間發(fā)表論文68-69
• 致謝69

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1 郭艷;田瑞雪;董英鴿;胡勝亮;;電化學刻蝕制備的熒光碳納米顆粒[J];發(fā)光學報;2012年02期

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5 夏曉紅;羅永松;徐向菊;余雪里;賈志杰;;大批量生產(chǎn)單分散碳納米棒(英文)[J];華中師范大學研究生學報;2006年01期

6 陳堅;曹志群;謝美求;陳澤宗;;碳納米球的制備研究[J];金屬材料與冶金工程;2007年04期

7 張清林;夏明霞;寧乃東;李紅星;藺西偉;王巖國;;原位電子束誘導沉積制備碳納米結(jié)構(gòu)[J];電子顯微學報;2007年04期

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1 何小蝶;李海濤;劉陽;;水溶性熒光碳納米粒子的合成與表征[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2010年

2 劉陽;;熒光碳納米粒子的合成、催化與生物檢測[A];中國化學會第十三屆膠體與界面化學會議論文摘要集[C];2011年

3 黃超伯;錢勇;賴垂林;陳水亮;李婷婷;王素琴;侯豪情;;虎尾型碳納米結(jié)構(gòu)[A];2004年材料科學與工程新進展[C];2004年

4 朱志遠;鞏金龍;朱德彰;;荷能粒子驅(qū)動的碳納米結(jié)構(gòu)構(gòu)建[A];第一屆中國核技術(shù)及應(yīng)用研究學術(shù)研討會摘要文集[C];2006年

5 王茂發(fā);鄒小平;程進;張紅丹;任鵬飛;李飛;朱光;;催化燃燒法合成碳納米線[A];第十屆全國敏感元件與傳感器學術(shù)會議論文集[C];2007年

6 周濤;姚永毅;楊堂;吳玉蓉;向瑞禮;;聚丙烯腈在離子液體中均相熱穩(wěn)定化制備碳納米球[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第17分會場摘要集[C];2012年

7 劉陽;;碳納米粒子的熒光特性及其在催化與生物檢測領(lǐng)域的應(yīng)用[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第12分會場摘要集[C];2012年

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9 曾珍;盧港龍;劉劍飛;;碳納米結(jié)構(gòu)原子模型自動生成方法[A];北京力學會第20屆學術(shù)年會論文集[C];2014年

10 龔俊;安學勤;;熒光碳納米粒子的制備和性質(zhì)研究[A];中國化學會第十四屆膠體與界面化學會議論文摘要集-第1分會：表面界面與納米結(jié)構(gòu)材料[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 記者 張可喜;日本科技尋求突破 碳納米戰(zhàn)場決雌雄[N];新華每日電訊;2001年

2 陳丹;《科學美國人》雜志點評2006[N];科技日報;2006年

3 華凌;全碳納米晶體管耐揉且性能良好[N];科技日報;2012年

4 ;德科學家研制出超硬納米材料[N];光明日報;2005年

5 本報記者 馮衛(wèi)東;車窗“兼職”顯示屏[N];科技日報;2010年

6 記者 吳仲國;日本用碳納米線圈制成電子槍[N];科技日報;2001年

7 櫻敬;GSI Creos的新型納米碳復合材料方面有望發(fā)揮威力[N];中國有色金屬報;2002年

8 記者 何德功;世界最小的碳納米溫度計問世[N];科技日報;2002年

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1 胡耀平;熒光碳點的合成、表征和形成機理及其傳感作用研究[D];南京大學;2015年

2 鄭學剛;熒光碳納米顆粒制備及其白光轉(zhuǎn)換應(yīng)用研究[D];曲阜師范大學;2015年

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4 胡可可;碳納米電極的制備方法及電化學性能研究[D];北京理工大學;2015年

5 劉勇;氮摻雜碳納米材料的制備及其在電容去離子中的應(yīng)用[D];華東師范大學;2016年

6 姜曉萍;新型多孔碳材料的制備、表征及性能研究[D];北京科技大學;2016年

7 孫燕明;碳納米線圈的熱、電特性及其復合碲化銀納米熱電材料的研究[D];大連理工大學;2016年

8 王華;基于碳納米墻的半導體復合材料制備、表征及其光催化性能研究[D];大連理工大學;2008年

9 李明;碳納米結(jié)與柔性電子器件力學性能的數(shù)值分析[D];大連理工大學;2012年

10 馬赫;碳納米管生長機理及碳納米線圈光電特性研究[D];大連理工大學;2013年

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1 鄭婷;基于碳納米管的碳納米導電紙制備及其性能研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

2 高磊;碳納米管基磁性復合材料分離分析食品中農(nóng)藥殘留的研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

3 陳偉;碳納米環(huán)塌縮過程的結(jié)構(gòu)演變及螺旋自組裝[D];山東大學;2015年

4 龐勝彬;熒光碳納米點的制備及其應(yīng)用研究[D];河南師范大學;2015年

5 詹冬武;氮摻雜碳納米籠及其復合物的構(gòu)筑與催化氧化H_2S性能研究[D];大連理工大學;2015年

6 王辰偉;單根多晶—非晶碳納米線圈的電學性質(zhì)的研究[D];大連理工大學;2015年

7 婁昀t，

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