CN114471547B - 一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114471547B CN114471547B CN202210268372.7A CN202210268372A CN114471547B CN 114471547 B CN114471547 B CN 114471547B CN 202210268372 A CN202210268372 A CN 202210268372A CN 114471547 B CN114471547 B CN 114471547B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- tremella
- nano silver
- coated nano
- silver material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 241001506047 Tremella Species 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 57
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims abstract description 18
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims abstract description 18
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N n,n-dioctyloctan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)CCCCCCCC XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 8
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 3
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 3
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- RRKGBEPNZRCDAP-UHFFFAOYSA-N [C].[Ag] Chemical compound [C].[Ag] RRKGBEPNZRCDAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000006735 epoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000005577 local transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/50—Silver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D301/00—Preparation of oxiranes
- C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
- C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
- C07D301/04—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen
- C07D301/08—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase
- C07D301/10—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase with catalysts containing silver or gold
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
- C07D303/04—Compounds containing oxirane rings containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring oxygen atoms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用，该制备方法包含：在避光条件下，将浓度为0.01mol/L的硝酸银溶液加入浓度为0.1～0.5mol/L的蔗糖溶液中，向该混合液中滴加3～5mL三辛胺，超声分散，形成乳白色溶液；其中，所述蔗糖与硝酸银的摩尔比为50～100：1；将所述乳白色溶液在150～180℃水热反应18h，待干燥结束后冷却至室温，得到银耳状碳包覆纳米银材料。本发明的银耳状碳包覆纳米银材料具有低密度、高空隙率、较大比表面积和均匀嵌入银纳米颗粒等特性，在催化丙烯选择氧化生成环氧丙烷领域具有出色的应用表现。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳包覆纳米银材料，具体涉及一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用。
背景技术
碳材料作为一种重要的无机功能材料，以其稳定性好，热稳定性高，耐酸、耐碱，导电、导热性能优良等特点倍受青睐。其中，通过水热法制备得到的水热碳材料富含羟基、羧基、羰基和酮基等含氧官能团，有利于其进一步的被加工，如负载和改性等二次操作，又由于其制备原料来源广泛、附加值高，被用作催化剂载体、高密高强碳材料、超高比表面积活性炭和锂离子二次电池负极材料等，现已成为一种具有极大开发潜力和应用前景的碳材料。
纳米金属材料兼具金属材料和纳米材料的双重特性，拥有独特的量子效应、表面能效应、小尺寸效应和界面效应等特性，表现出独特的光学、电学、磁学、催化、化学特性和超导性能等特性，已被广泛应用于各个领域。由于纳米材料表面原子占比较大和表面原子的配位不饱和性，导致纳米粒子具有极高的表面活性，极易团聚。但正是这些表面原子的活性，使得对材料表面进行修饰成为可能。通过不同方法对纳米材料进行表面改性，不仅可以解决其团聚的问题，更可以获得功能化的纳米粒子，从而显示出更大的应用潜力。
碳基银纳米复合材料具有良好的化学稳定性、热稳定性以及较好的导电导热等性能，故以碳基材料为主体的复合功能材料已在抗菌、催化、电化学能量存储等领域得到了广泛应用。
早期，银碳复合材料的制备方法主要有高温热解法、化学气相沉积法等，这些方法对于特定复合结构的设计显然是不易实现的。近些年，以水为反应介质，碳水化合物既为碳源、又作为还原剂的水热还原碳化法(简称水热法)应用日益广泛。相比于其他工艺，水热法反应条件温和、能耗低、操作简单，关键是能够实现复合材料的形貌调控。未来纳米技术的发展绝大程度上取决于合成具有特定结构和功能特性的新型纳米材料的能力。
近几年，碳基银纳米材料的发展趋势也确实是向着结构复杂化，功能多样化的复合材料方向深入。研究丙烯选择氧化过程及寻找丙烯选择氧化多相催化反应优异催化剂是当下主要热门方向之一，IB族金属(铜、银、金)是丙烯选择氧化制环氧丙烷良好的催化剂，被认为是绿色化学方案的良好实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用，该银耳状碳包覆纳米银材料具有低密度、高空隙率、较大比表面积和均匀嵌入银纳米颗粒等特性，在催化丙烯选择氧化生成环氧丙烷领域具有出色的应用表现。
为了达到上述目的，本发明提供了一种银耳状碳包覆纳米银材料的制备方法，该制备方法包含：在避光条件下，向浓度为0.01mol/L的硝酸银溶液和0.1～0.5mol/L的蔗糖溶液的混合液中，滴加三辛胺，超声分散，形成乳白色溶液；其中，所述蔗糖与硝酸银的摩尔比为10～50：1；所述蔗糖与硝酸银和三辛胺的体积比为1：1：3～5；将所述乳白色溶液于密封环境中在150～180℃水热反应18h，待干燥结束后冷却至室温，得到银耳状碳包覆纳米银材料。
本发明的方法，碳源(蔗糖)的选择、三辛胺的加入量在很大程度上影响最终产物的形貌，是本发明中决定产物最终形貌的两个关键因素。三辛胺加入量对产物形貌影响较大，不添加三辛胺的情况下，得到的产物是表面不平整的类球形颗粒，三辛胺加入量不足时产物中除了球型还出现凹陷的“碗状”，而且碳层厚度依然较厚，银颗粒被完全包裹，无法在催化反应中与反应气体接触。在本发明的反应体系中，随着三辛胺量的增加而变化产物形状发生变化，空心碳球的内径会随着三辛胺加入体积的增大而增大，当蔗糖的量相同时，碳源总量一定，碳层的厚度就会越薄，由于碳球的壳层太薄以至于无法支持其中空的结构而塌陷形成银耳状结构。
此外，本发明还需要控制硝酸银浓度和蔗糖浓度，硝酸银浓度和蔗糖浓度均对产物的形貌也有影响，硝酸银浓度主要影响产物中纳米银颗粒的尺寸，蔗糖浓度主要影响产物中水热碳层的形貌，通过调整硝酸银和蔗糖溶液的浓度至一定范围内能形成本发明所需的目标产物。
本发明的方法，水热反应的时间对产物形貌有影响，反应时间较短时只能得到目标产物的前躯体，反应时间过长则会导致外层水热碳堆积、纳米银颗粒被完全包裹，产物性能下降。尤其当反应时间超过24h后，银颗粒被厚厚的碳层包裹，无法在催化反应中与反应气体接触。
本发明的方法，优选地，所述干燥结束后，冷却至室温，用去离子水和无水乙醇反复交替离心，真空干燥，得到银耳状碳包覆纳米银材料。通过去离子水和无水乙醇反复交替离心，洗去反应中产生的无机和有机副产物。
优选地，所述真空干燥的温度为60℃。
优选地，所述超声分散的时间为10～15min。
本发明的另一目的是提供一种由所述的制备方法获得的银耳状碳包覆纳米银材料。
本发明的另一目的是提供所述的银耳状碳包覆纳米银材料在丙烯选择氧化生成环氧丙烷中的应用。
优选地，在丙烯选择氧化生成环氧丙烷中，将丙烯和空气、氢气混合后，在温度为280℃、压力为0.8～2MPa的条件下，与所述的银耳状碳包覆纳米银材料接触，进行反应。本发明的银耳状碳包覆纳米银材料中均匀嵌入的银纳米粒子作为孤立的金属位点可为催化反应提供活性中心位，以催化丙烯生成环氧丙烷。
优选地，所述丙烯和空气按照1：5的摩尔比混合。
本发明的银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用，具有以下优点：
本发明所涉及的银耳状碳包覆纳米银材料是具有特定结构和功能特性的新型纳米材料，由于其形状特殊，且具有低密度、高空隙率、较大比表面积和均匀嵌入银纳米颗粒等特性，在催化丙烯选择氧化生成环氧丙烷领域具有出色的应用表现。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的银耳状碳包覆纳米银材料的扫描电子显微镜图谱一。
图2为本发明实施例1制备的银耳状碳包覆纳米银材料的扫描电子显微镜图谱二。
图3为本发明实施例2制备的银耳状碳包覆纳米银材料的局部透射电子显微镜图谱。
图4为本发明实施例2制备的银耳状碳包覆纳米银材料的结构表征拉曼图谱及其对应的高斯拟合图谱。
图5为本发明实施例3制备的银耳状碳包覆纳米银材料的X射线衍射图谱。
图6为本发明实施例3制备的银耳状碳包覆纳米银材料的扫描电子显微镜图谱。
图7为本发明实施例3制备的银耳状碳包覆纳米银材料对丙烯选择氧化生成环氧丙烷的催化性能图。
图8为本发明对比例1采用葡萄糖制备的碳包覆纳米银材料的扫描电子显微镜图谱。
图9为本发明对比例1采用果糖制备的碳包覆纳米银材料的扫描电子显微镜图谱。
图10为本发明对比例2制备的材料的透射电子显微镜图谱。
图11为本发明对比例3制备的材料的透射电子显微镜图谱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种银耳状碳包覆纳米银材料，其制备方法如下：
在避光条件下，边搅拌边将20mL浓度为0.01mol/L的硝酸银溶液加入20mL浓度为0.5mol/L的蔗糖溶液中，向上述混合液中边搅拌边滴加5mL的三辛胺，放入超声清洗仪中超声分散15min形成乳白色溶液。其中，蔗糖与硝酸银的摩尔比为50：1。
将上述乳白色溶液转移至50mL不锈钢反应釜中，反应釜外层为不锈钢，内层为聚四氟乙烯，釜内环境密闭，反应时釜内可形成高温高压密闭条件，在160℃的鼓风干燥箱中水热反应18h，冷却至室温后，用去离子水和无水乙醇反复交替离心，真空干燥，得到银耳状碳包覆纳米银材料。
如图1和图2为本发明实施例1制备的银耳状碳包覆纳米银材料的扫描电子显微镜图谱，从图中观察到制备的复合材料为银耳状结构，纳米银颗粒包裹在柔软的水热碳中，且纳米银颗粒并未发生团聚现象。
实施例2
一种银耳状碳包覆纳米银材料，其制备方法与实施例1的基本相同，区别在于：滴加的三辛胺为3mL；在不锈钢反应釜中，在150℃的鼓风干燥箱中反应18h。
如图3所示，为本发明实施例2制备的银耳状碳包覆纳米银材料的局部透射电子显微镜图谱，从图片中清楚观察到纳米银颗粒的结晶性和分散性良好，形状多为圆形和六边形，尺寸在100～300nm。
如图4所示，为本发明实施例2制备的银耳状碳包覆纳米银材料的结构表征拉曼图谱及其对应的高斯拟合图谱，在1360cm-1和1580cm-1附近皆出现了两个宽峰，1360cm-1附近的散射峰为D峰(D-band)，对应无序石墨层内的A1g振动，是结构紊乱程度的反映；1580cm-1附近的散射峰则称为G峰(G-band)，是石墨层的E2g振动，用来表征碳的sp2键结构；D峰和G峰均是碳材料的Raman特征峰，其相对强度比ID/IG是衡量石墨化程度的重要手段，ID/IG值越小，其石墨化程度越高。经过拟合后在1360和1580cm-1附近出现了D峰和G峰这两个碳材料的特征峰，证明了水热碳的存在。
实施例3
一种银耳状碳包覆纳米银材料，其制备方法与实施例1的基本相同，区别在于：蔗糖溶液的浓度为0.1mol/L，蔗糖与硝酸银的摩尔比为10：1；滴加的三辛胺为3mL。
如图5所示，为本发明实施例3制备的银耳状碳包覆纳米银材料的X射线衍射图谱，图中清楚的显示，在2θ值为24°左右有明显的包峰，对应材料的水热碳部分，在2θ值为38.14°、44.32°、64.48°和77.45°处有四个尖锐的的衍射峰，分别对应银的(111)、(200)、(220)和(311)晶面(Silver-3C，JCPDS#04-0783)，证明了银的存在。
如图6所示，为本发明实施例3制备的银耳状碳包覆纳米银材料的扫描电子显微镜图谱，可以看出产物形貌与实施例1的差异不大，均为银耳状复合材料，产物粒径稍小，对环氧丙烷的选择性也较实施例1的偏差。
实施例4
将本发明实施例3制备的银耳状碳包覆纳米银材料用于丙烯选择氧化生成环氧丙烷的催化，具体过程如下：
将丙烯和空气按照1：5的摩尔比混合后，与氢气一并通入固定床反应器中，在温度为280℃、压力为0.8～2MPa的条件下，与所得到银耳状碳包覆纳米银材料接触，进行反应。
如图7所示，为本发明实施例3制备的银耳状碳包覆纳米银材料对丙烯选择氧化生成环氧丙烷的催化性能图，图中显示，制备得到的复合材料具有优越的丙烯环氧化选择性和活性。反应前100min，PO(环氧丙烷)选择性高达70％以上，转化率为12％左右；随着反应继续进行，催化剂开始失活，选择性总体呈下降趋势，转化率下降至8％。
对比例1
与实施例1基本相同，区别在于：采用葡萄糖或果糖作为碳源，替换蔗糖，如图8(葡萄糖)和图9(果糖)所示，都不能得到类似“银耳”的银碳复合材料。
对比例2
与实施例1基本相同，区别在于：不添加三辛胺。如图10所示，为本发明对比例2制备的材料的透射电子显微镜图谱，产物为尺寸不均一的球型。
对比例3
与实施例1基本相同，区别在于：添加的三辛胺为1mL。如图11所示，为本发明对比例3制备的材料的透射电子显微镜图谱，产物中除了球型还出现凹陷的“碗状”，而且碳层厚度依然较厚，银颗粒被完全包裹。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种催化丙烯选择氧化生成环氧丙烷的银耳状碳包覆纳米银材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包含：
在避光条件下，向浓度为0.01mol/L的硝酸银溶液和0.1~0.5mol/L的蔗糖溶液的混合液中，滴加三辛胺，超声分散，形成乳白色溶液；其中，所述蔗糖与硝酸银的摩尔比为10~50：1；所述蔗糖与硝酸银和三辛胺的体积比为1：1：3~5；
将所述乳白色溶液于密封环境中在150~180℃水热反应18h，待干燥结束后冷却至室温，得到银耳状碳包覆纳米银材料。
2.根据权利要求1所述的银耳状碳包覆纳米银材料的制备方法，其特征在于，所述干燥结束后，冷却至室温，用去离子水和无水乙醇反复交替离心，真空干燥，得到银耳状碳包覆纳米银材料。
3.根据权利要求2所述的银耳状碳包覆纳米银材料的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的温度为60℃。
4.根据权利要求1所述的银耳状碳包覆纳米银材料的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为10~15min。
5.一种由如权利要求1-4中任意一项所述的制备方法获得的银耳状碳包覆纳米银材料。
6.如权利要求5所述的银耳状碳包覆纳米银材料在催化丙烯选择氧化生成环氧丙烷中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，在丙烯选择氧化生成环氧丙烷中，将丙烯和空气、氢气混合后，在温度为280℃、压力为0.8~2MPa的条件下，与如权利要求5所述的银耳状碳包覆纳米银材料接触，进行反应。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述丙烯和空气按照1：5的摩尔比混合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210268372.7A CN114471547B (zh) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | 一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210268372.7A CN114471547B (zh) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | 一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114471547A CN114471547A (zh) | 2022-05-13 |
| CN114471547B true CN114471547B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=81485349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210268372.7A Active CN114471547B (zh) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | 一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114471547B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1452145A (en) * | 1972-12-15 | 1976-10-13 | Shell Int Research | Process for the preparation of catalysts for use in the manufacture of ethylene oxide |
| WO2011145485A1 (en) * | 2010-05-17 | 2011-11-24 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for producing propylene oxide |
| CN106111030A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-11-16 | 南京理工大学 | 一种金/碳复合微球及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1283235A (en) * | 1969-11-14 | 1972-07-26 | Bp Chem Int Ltd | Production of propylene oxide |
| US8062407B2 (en) * | 2008-12-23 | 2011-11-22 | Northwest Missouri State University | Household microwave-mediated carbohydrate-based production of silver nanomaterials |
| CN106848273B (zh) * | 2017-01-19 | 2018-07-24 | 深圳市沃特玛电池有限公司 | 一种硅碳复合材料的制备方法 |
| CN108022758B (zh) * | 2017-11-28 | 2020-07-24 | 东莞理工学院 | 碳包覆二氧化铈空心球及其制备方法 |
-
2022
- 2022-03-18 CN CN202210268372.7A patent/CN114471547B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1452145A (en) * | 1972-12-15 | 1976-10-13 | Shell Int Research | Process for the preparation of catalysts for use in the manufacture of ethylene oxide |
| WO2011145485A1 (en) * | 2010-05-17 | 2011-11-24 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for producing propylene oxide |
| CN106111030A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-11-16 | 南京理工大学 | 一种金/碳复合微球及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "hydrothermal synthesis of carbon microspheres from sucrose with citric acid as a catalyst: physicochemical and structural properties";Eric Sulistya等;《Green Processing and Synthesis》;第14卷(第1期);第1042-1050页 * |
| "Study on Preparation and SERS Performance of Silver-Carbon and Gold-Carbon Nanocomposite Materials";Liu Jiao等;《化学通报》;第84卷(第9期);第913-918页 * |
| 水热法制备球形纳米银粒子及其表征;刘艳娥等;材料导报;第24卷(第S2期);第132-144页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114471547A (zh) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2019200894A1 (zh) | 合成原子级分散金属催化剂的方法 | |
| CN110201715B (zh) | 铁掺杂聚合物衍生的非贵金属co2还原复合催化剂、其制备方法及其应用 | |
| CN110255626B (zh) | 基于气相沉积制备表面活性洋葱状碳纳米球的方法 | |
| CN110170331A (zh) | 一种铁氮双掺杂的中空多孔碳球纳米材料及其制备方法 | |
| CN107413362A (zh) | 一种超高活性的费托合成工艺 | |
| CN111921551A (zh) | 一种包覆铁钴镍三元合金的氮掺杂碳框架材料的制备方法 | |
| CN111785980A (zh) | 一种直接甲酸燃料电池阳极用生物质基催化剂及其制备方法 | |
| CN111584891B (zh) | 一种原子级铁活性位点催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111943185A (zh) | 一种石墨球壳片的制备方法 | |
| CN112974832B (zh) | 一种Pt凹立方体纳米晶的制备方法及其纳米晶和应用 | |
| CN107572509A (zh) | 一种氮掺杂空心碳/石墨球纳米材料及其制备方法 | |
| CN112645309B (zh) | 一种氟化竹节状碳纳米管及其制备方法和应用 | |
| CN113851664A (zh) | 一种制备含sp-氮掺杂石墨炔空心球电催化剂的方法及制得的材料和应用 | |
| Zhang et al. | Highly dispersed ultrasmall iron phthalocyanine molecule clusters confined by mesopore-rich N-doped hollow carbon nanospheres for efficient oxygen reduction reaction and Zn-air battery | |
| CN114471547B (zh) | 一种银耳状碳包覆纳米银材料及其制备方法和应用 | |
| CN111554944B (zh) | 一种中空介孔碳球的应用 | |
| CN116037954B (zh) | 一种金铱核壳纳米线及其制备方法 | |
| CN112695342A (zh) | 钴/氮掺杂石墨烯与纳米碳纤维复合材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN116525846A (zh) | 燃料电池用氮、硫共掺杂多孔纳米碳片负载Co9S8纳米颗粒复合催化剂及其制备方法 | |
| CN110652992A (zh) | 一种用于电催化产氢的中空氧化物/磷化物碳包覆复合材料的合成方法及应用 | |
| CN113981481B (zh) | 负载铜纳米颗粒的一维碳基纳米材料的制备方法及应用 | |
| CN111533112B (zh) | 一种石墨烯纳米空心球及其制备方法 | |
| CN112687475B (zh) | 一种NiCoP/NiCoP/C多壳空心结构电极材料及制备与应用 | |
| CN112174108B (zh) | 一种连通介孔碳基复合物电极材料的制备方法 | |
| CN110562958B (zh) | 一种金属氮化物＠含氮介孔碳纳米碳球及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |