项目名称: 基于LSPR效应的合金材料的制备及其选择性光催化还原芳香硝基化合物的研究

项目编号: No.21503258

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 有机化学

项目作者: 谷献模

作者单位: 中国科学院山西煤炭化学研究所

项目金额: 21万元

中文摘要: 采用具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的金属(金、银、铜)纳米颗粒在可见光下催化还原芳香硝基化合物,由于反应过程绿色、高效,引起了人们的广泛关注。然而,实现芳香硝基化合物还原产物选择性的控制具有很大挑战性。基于我们最新研究进展,本项目提出将LSPR金属与功函数不同的铁、钴、镍等过渡金属组成合金纳米颗粒并负载到纳米碳上,系统研究其选择性光催化还原芳香硝基化合物的反应性能并揭示反应机理。研究中将通过控制纳米碳表面的基团种类和数目来调节合金纳米颗粒的结构、组成、尺寸,相应控制合金费米能级的位置和反应吸附位,以及光吸收的波长范围,这些因素协同作用可以精细调节合金的还原电势,使之与硝基化合物至产物的还原电势相匹配,从而控制产物的选择性。该研究对于开发绿色的芳香硝基化合物催化还原体系具有重要的理论价值和实际意义。

中文关键词: 芳香硝基化合物;光催化还原;合金材料;局域表面等离子体共振效应;选择性

英文摘要: The metal (gold, silver, copper) nanoparticles exhibiting localized surface plasmon resonance (LSPR) effect have been recognized as a new class of efficient and green photocatalyst for the reduction of nitroaromatic compounds and thus have attracted widespread attention. However, the realization of high product selectivity is still very challenging. Based on our latest research progress, we will design and prepare nanocarbon supported alloy nanoparticles which are composed of a LSPR metal and a transition metal with different work function (e.g. iron, cobalt, nickel). The systematic study will be conducted on the catalytic performance of the selective photocatalytic reduction of nitroaromatic compounds, revealing the reaction mechanism. The structure, composition, size of alloy nanoparticles will be adjusted by controlling the types and number of groups on the nanocarbon surface, resulting in the corresponding control of the position of alloy Fermi level, reaction adsorption sites and the wavelength of light absorption. These effects are synergized to subtly tune the reduction potential of the alloy and match with the reduction potential of nitro compounds to product, leading to control the selectivity of the product. The research has important theoretical and practical significance for the development of green catalytic reduction of nitroaromatic compounds system.

英文关键词: Nitroaromatic compounds;Photocatalytic reduction;Alloy materials;Localized surface plasmon resonance (LSPR) effect;Selectivity

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