Au@SiO2中空微球的制备及催化性能

doi:10.7503/cjcu20160807

高等学校化学学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (3): 503.doi: 10.7503/cjcu20160807

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Au@SiO₂中空微球的制备及催化性能

孟庆男¹(), 王凯¹, 汤玉斐¹, 赵康¹, 相思源², 张恺², 赵朗³

1. 西安理工大学材料科学与工程学院, 西安 710048
2. 吉林大学化学学院, 超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012
3. 中国科学院长春应用化学研究所, 稀土资源利用国家重点实验室, 长春 130022

收稿日期:2016-11-21 出版日期:2017-03-10 发布日期:2017-02-22
作者简介:联系人简介: 孟庆男, 男, 讲师, 主要从事核壳及中空材料方面的研究. E-mail: mengqn@xaut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 51502241)、陕西省教育厅自然科学专项项目(批准号: 15JK1520)和稀土资源利用国家重点实验室开放课题基金(批准号: RERU2015014)资助.

Preparation of Gold Nanoparticles Loaded Hollow Silica Spheres and Their Catalytic Performance^†

MENG Qingnan^1,^*(), WANG Kai¹, TANG Yufei¹, ZHAO Kang¹, XIANG Siyuan², ZHANG Kai², ZHAO Lang³

1. School of Material Science and Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China;
2. State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials, College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China
3. State Key Laboratory of Rare Earth Resource Utilization, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China

Received:2016-11-21 Online:2017-03-10 Published:2017-02-22
Contact: MENG Qingnan E-mail:mengqn@xaut.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Fundation of China(No.51502241), the Scientific Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department, China(No.15JK1520) and the Fund of State Key Laboratory of Rare Earth Resource Utilization, China(No.RERU2015014).

摘要/Abstract

摘要：

以天然高分子阿拉伯树胶(AG)为还原剂和稳定剂制备了金纳米粒子; 将含有金纳米粒子(Au NPs)、阿拉伯树胶和氨水的溶液滴加到乙醇中形成AG-Au NPs复合胶团; 利用正硅酸乙酯水解, 在AG-Au NPs表面包覆二氧化硅壳层; 通过简单水洗的方法得到了金纳米粒子@二氧化硅(Au@SiO₂)中空微球. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)和氮气吸附实验等对Au@SiO₂中空微球进行表征. 通过设计对比实验, 证实阿拉伯树胶在中空结构形成过程中起到模板剂的作用. 催化性能测试结果表明, 所制备的Au@SiO₂中空微球在硼氢化钠还原亚甲基蓝的反应中表现出良好的催化活性和重复使用性.

关键词: 金纳米粒子, 二氧化硅, 中空微球, 阿拉伯树胶, 催化性能

Abstract:

A natural polymer of Arabic gum was chosen as the reducing and stabilizing agent to synthesize Au nanoparticles. The Arabic gum and Au nanoparticles(AG-Au) hybrid colloids were obtained by dropping the mixture of the Au nanoparticles, Arabic gum molecules and ammonia solution into ethanol. Tetraethyl orthosilicate(TEOS) was added into the system to form a silica layer on the as-prepared AG-Au hybrid colloids. Finally, the Au loaded silica(Au@SiO₂) hollow particles were produced by simply water washing. For the Au@SiO₂ hollow particles characterization, transmission electron microscope(TEM), X-ray diffraction(XRD) and N₂ adsorption-desorption measurement were conducted. The Arabic gum serves as the templating agent during the formation process of the Au@SiO₂ hollow particles, which has been proved by control experiments. The as-prepared Au@SiO₂ hollow particles show good performance and stability in the catalytic reaction of reduction of methylene blue(MB) with NaBH₄.

Key words: Gold nanoparticles, Silica, Hollow sphere, Arabic gum, Catalysis performance(

中图分类号:

TrendMD:

孟庆男, 王凯, 汤玉斐, 赵康, 相思源, 张恺, 赵朗. Au@SiO₂中空微球的制备及催化性能. 高等学校化学学报, 2017, 38(3): 503.

MENG Qingnan, WANG Kai, TANG Yufei, ZHAO Kang, XIANG Siyuan, ZHANG Kai, ZHAO Lang. Preparation of Gold Nanoparticles Loaded Hollow Silica Spheres and Their Catalytic Performance^†. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(3): 503.

图/表 11

Scheme 1 Schematic diagram for the synthesis of Au@SiO2 hollow particles

Fig.1 UV-Vis spectrum(A) and TEM image(B) of the Au nanoparticles

Fig.2 FTIR spectra of Arabic gum(a) and Au nanoparticles(b)

Fig.3 TEM image(A) and XRD pattern(B) of Au@SiO2 hollow particles

Fig.4 Nitrogen adsorption/desorption isotherms(A) and corresponding pore size distribution curve(B) of Au@SiO2 hollow particles

Fig.5 DLS(A) and TEM image(B) of Au-Arabic gum colloids

Fig.6 TGA curve of Au@SiO2 hollow particles

Fig.7 TEM imagines of the samples produced with Arabic gum(A) and washed by water(B) before the silica coating

Fig.8 UV-Vis spectra of MB solution in the pre-sence of NaBH4 and Au@SiO2 hollow particles at different time

Fig.9 UV-Vis spectra of MB solution in the pre-sence of NaBH4(a) or Au@SiO2 hollow particles(b) after 2 h

Fig.10 Five cycles of the reduction of MB using Au@SiO2 hollow particles as the catalyst

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