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    纳米粒子催化剂及其研究进展【原创资料下载】

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    纳米粒子催化剂及其研究进展【原创资料下载】

    .12. 材料导报 2003年卷第2期一一一纳米粒子催化剂及其研究进展’杨咏来徐恒泳李文钊中国科学院大连化学物理研究所.大连116023摘要 纳米粒子催化荆是一种新型的高就催化制。奉文综述了纳米粒子催化荆的特性厦共制奋方法键词 纳米粒子倦化荆特性制备方法虚用 一专U I 16023i5 a n pr。of on,su一般是指颗粒尺寸处于100尺寸介于原子簇和宏观物体之间的过渡区域。纳米粒子具有的表面效应和小尺寸效虚使其具有不同于一般固体物质的许多特异性质,因此,纳米粒子在冶金、化工、电子、材料以及日用化妆品和生物医学等方面得到了广泛开发和应用,显示出了诱人的前景.纳米材料的发展对于人们进一步认识固体材料的本质结构性能具有十分重要的价值.科学家们把这种材料誉为“21世纪最有前途的材料”。在催化研究领域,人们一直在寻找新的高效催化荆,由于纳米粒于催化剂具有独特的晶体结构及表面特性.囡而其催化活性和选择性大大高于传统催化剂,它作为一种高活性和高选择性的新型催化剂材料引起了催化工作者的酱遍关注,国际上已把纳米粒于催化剂称为第四代催化剂。本文将对纳米粒子催化剂的特性、制备方法及应用作一介绍。1纳米粒子催化剂的特性1.1表面效应表面效应是指纳米粒于表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。随着纳米颗粒粒径的减小.表面原于的比例迅速增加,例如当粒径为20面原子数为完整晶粒原子总数的10“,而粒径为1表面原子百分数增大到99%,由于表面原子所处环境与内部原于不同,它周围缺少相邻的原于.有许多悬空键,具有不饱和性.易与其他原于相结合而成为动力学稳定体系,所以纳米晶粒减小的结果,导致其表面积、表面能及表面结合能都迅速增大,纳米粒子的比表面大、表面活性中心多等特点致使它表现出很高的化学活性和催化效率。除纳米粒子催化剂具有高比表面和高表面原子占有率外,它特殊的表面位置对决定特定的催化反应也起着重要的作用。现有16种表面位置,有些在单晶表面.是很难找到的,它们有些可作为电子给体,有些可作为电于受体;有的为单配位,有的为双配位、三配位或四配位。他们的研究还指出粒径可咀作为表述这些位置量的函数。不同的表面位置对外来吸附质的作用不同.从而产生不同的吸附态,导致不同的催化反应.研究这一过程对理解催化反应的机理会大有裨益。1.2体积效应纳米粒子体积小.所包吉的原于数很少,相应的质量极小,因此.许多现象就不能用通常有无限个原于的块状物质的性质加以说明。当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,周期性的边界条件将被破坏.其磁性、光吸收、热阻器催化性能等与普通粒子相比都有很大变化.这就是纳米粒子的体积效应。该效应为纳米粒于的应用开拓了广阔的新领域.1.5量子尺寸效应颗粒尺寸减小到一定值时.费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级,吸收光谱阈值向短波方向移动,这种现象称为量子尺寸效应。早在20世纪60年代,4 E{/3N.式中,为微粒中的原子数。该公式说明能级间距发生分裂时.能级的平均间距与组成物体的徽粒中的自由电子总数成反比.宏观物体中原子数。,显然自由电于数也趋于无限多,则能级问距8一o,表现在吸收光谱上为一连续光谱带}而纳米晶粒所含原子数由电子数也*国家室点基础研究发

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