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纳米催化剂的制备和最新应用研究进展
添加时间:2008-11-08 原文发表:2008-11-08 人气:34
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纳米粒子是指颗粒尺寸为纳米量级 （１－ １００ｎｍ）的超细粒子． 纳米催化剂具有大比表面积、高表面能、高度的光学非线性、特异催化性和光催化性等特性［１］， 在一些反应中表现出优良的催化性能． 因此在催化剂的制备科学中， 纳米催化剂的制备和应用已经得到人们的广泛关注． 本文主要对国内外纳米催化剂的制备和应用的最新进展作一简单综述．
１. 纳米催化剂的制备
目前制备纳米催化剂的方法很多， 无论采用哪一种方法，制备的纳米粒子必须达到如下要求： 表面光洁； 粒子形状、粒径及粒度分布可控； 粒子不易团聚； 易于收集， 产率高． 制备纳米催化剂的常用方法如下．
１．１ 溶胶 － 凝胶法
溶胶－ 凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶胶－ 凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法． 其过程是： 用液体化学试剂 （或粉状试剂溶于溶剂中）或溶胶为原料， 而不是传统的粉状物为反应物， 在液体中混合均匀并进行反应， 生成稳定无沉淀的溶胶体系， 放置一定时间形成凝胶， 经脱水处理得产品． 常溶胶－ 凝胶法用于催化材料的制备是近几年才开始的． 已有研究表明该法的优点是：
１） 制备的均匀度高， 尤其多组分的制品均匀度可达分子或原子水平；
２） 金属组分高度分散于载体， 使催化剂具有高活性和抗结碳能力；
３） 能够较容易的控制材料的组成． 该法存在的问题是： 原料成本高， 在制备各种单组元或复合物时原料的选择十分重要． 例如从正硅酸乙酯， 异丙醇铝叔丁醇水解制备硅铝催化剂时的一个重要问题是如何调整不同类型的盐水解速率相差较大的问题， 这方面已有一些报道［２－５］．
１．２ 沉淀法
沉淀法是在液相中将化学成分不同的物质混合， 再加入沉淀剂使溶液中的金属离子生成沉淀，对沉淀物进行过滤、洗涤、干燥或煅烧制得所需产品［６］． 沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、配位沉淀法等， 其共同特点是操作简单、方便．
１．３ 浸渍法
将载体置于含活性组分的溶液中浸泡达到平衡后将剩余液体除去 （或将溶液全部浸入固体）， 再经干燥， 煅烧， 活化等步骤得到所需产品． 刘渝［７］ 等将自制的纳米级 γ－ Ａｌ２Ｏ３ 先后浸渍于 Ｈ２ＰｔＣｌ６ 和 Ｃｅ（ＮＯ３）３ 溶液中， 待浸渍达平衡后取出， 经高温煅烧后得到负载型 Ｐｔ－ γ－ Ａｌ２Ｏ３－ ＣｅＯ２ 催化剂． 刘晓红等［８］合成了一系列的二氧化锆水溶胶，再用浸渍法担载 ０．５ｗｔ％的 Ｐｄ， 制得的Ｐｄ／ＺｒＯ２ＮＣｓ 可用于由丙酮合成甲基异丁基酮（ＭＩＢＫ）／二异丁基酮（ＤＩＢＫ）的还原缩合反应； 通过调节催化剂的表面酸性， 可以选择所需要的产物（ＭＩＢＫ 或 ＤＩＢＫ）．
１．４ 微乳液法
微乳液法首先需要配制热力学稳定的微乳液体系，然后将反应物溶于微乳液中，使其在水核内进行化学反应， 反应产物在水核中成核、生长， 去除表面活性剂， 将得到的固体粗产物在一定温度下干燥、焙烧， 即可得到所需产品． 汤皎宁等［９］以可溶性锆盐为水相， 环己烷为油相，聚乙二醇辛基醚为乳化剂， 正戊醇为助乳化剂的微乳液制得了粒径小于１００ｎｍ 的单斜相超微 ＺｒＯ２ 粒子． 该法制得的粒子具有分布均匀、敏感性强、无硬团聚等优点．
１．５ 离子交换法
首先，对沸石、ＳｉＯ２ 等载体表面进行处理， 使Ｈ＋、Ｎａ＋等活性较强的阳离子附着在载体表面上， 然后将此载体放入含 Ｐｔ（ＮＨ３）５Ｃｌ２ 等贵金属阳离子基 ＋团的溶液中， 通过置换反应使贵金属离子占据活性阳离子原来的位置， 在载体表面形成贵金属纳米微粒．
１．６ 水解法
首先， 在高温下将金属盐溶液水解，生成水合氧化物或氢氧化物沉淀， 再将沉淀产物加热分解得到纳米颗粒． 该方法可分为无机水解法、金属醇盐水解法和喷雾水解法等． 水解法具有制备工艺简单、化学组成可精确控制、粉体性能重复性好、收率高等优点，缺点是成本较高．
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