利用静电纺丝纳米纤维作为纳米反应器可控制备负载型贵金属纳米粒子及其催化性质研究

The study of supported noble metal nanoparticle catalyst is becoming one of the focus of scientific-researcher's attention now. It is a still challenge to prepare noble metal nanoparticles with small size, particular shape and exposed facets on the surface of supports. In this project, we have proposed to synthesis noble metal nanoparticles by using electrospun nanofibers as nanoreactors. We have incorporated conducting polymer into electrospun semiconductor metal oxides nanofibers, which could be as the reducing agents for the synthesis of noble metal nanoparticles. The semiconductor metal oxides afford the confinement environment or the electron transfer channel. Here, we will discuss the nucleation and growth of noble metal nanoparticles within or on the surface of electrospun metal oxide nanofibers, and illustrate the relationship between the content，dispersion and conduction state of conducting polymers and the size，morphology，exposed facets of the noble metal nanoparticles. In addition, we will study the catalytic properties of the electrospun metal oxide nanofibers supported noble metal nanoparticles. The relationship between the size，composition，morphology，exposed facets of the noble metal nanoparticles and the catalytic performance will be studied in detail. The effect of the interactions between the surpport and noble metal nanoparticles will also be studied. We think that this approach developed in this project will help us prepare new kinds of nanocatalysts with high catalytic performance.

负载型贵金属纳米粒子催化剂的设计合成是目前基础科学研究的热点课题，如何实现小尺寸、具有特定形貌和暴露晶面的贵金属纳米粒子在特殊载体上的可控制备是相关研究的难点。在本项目中，我们提出利用静电纺丝纳米纤维作为纳米反应器来制备负载型贵金属纳米粒子。将静电纺丝半导体纳米纤维中具有氧化还原特性的导电高分子作为还原剂，利用半导体纳米纤维的限域作用或者作为电子通道在其内部或者表面可控制备贵金属纳米粒子。探讨贵金属纳米粒子在半导体纳米纤维载体上的成核生长规律，阐明静电纺丝纳米纤维中导电高分子的含量、分布、导电状态与贵金属纳米粒子的尺寸、形貌、暴露晶面等之间的关系。以负载型贵金属纳米粒子的催化研究为导向，探索静电纺丝半导体纳米纤维负载贵金属纳米粒子催化性质。系统研究贵金属纳米粒子的尺寸、组成、形貌、暴露晶面及其与载体之间的相互作用对催化剂性能的影响规律，为制备高效负载型贵金属纳米粒子催化剂提供重要依据。

负载型贵金属纳米粒子催化剂的制备是现代很多工业生产的基础。贵金属纳米粒子催化剂具有催化活性和选择性高的优点，在碳碳偶联、催化加氢、一氧化碳氧化等许多反应中具有重要应用。负载型贵金属纳米粒子的制备方法有很多，包括微波辐射法、等离子体法、浸渍法、共沉淀法、化学气相沉积法、离子交换法等。在催化反应中，贵金属纳米粒子的尺寸以及与载体之间的相互作用对催化活性和选择性影响很大。如何实现特定尺寸和具有特定形貌的贵金属纳米粒子在特殊载体上的可控制备是相关研究的难点。. 本项目发展了几种高效、通用的在静电纺纳米纤维内部及表面制备单分散、固定尺寸贵金属纳米粒子的方法。利用静电纺丝纳米纤维作为纳米反应器，将静电纺纳米纤维表面基团或者复合其他半导体材料作为限域介质，从而在静电纺纳米纤维中或者表面获得形貌、尺寸、组成可控的贵金属纳米粒子。研究了贵金属纳米粒子与纳米纤维载体之间的相互作用，考察了静电纺纳米纤维材料负载贵金属纳米粒子对硝基化合物的还原反应、硼烷氨水解制氢反应以及类过氧化物酶催化反应的催化性质，从而找到了提高静电纺纳米纤维材料负载贵金属纳米粒子催化性能的途径，制备出了多种高性能的静电纺纳米纤维/贵金属复合纳米结构材料，为静电纺丝技术制备负载型贵金属纳米粒子催化剂提供了重要支持。