为有效降低4-硝基苯酚自蚀刻制备蛋黄壳银@碳纳米结构

关键词

银@碳；蛋黄壳；纳米结构；自酸蚀；催化还原

一、介绍

现在，贵金属纳米颗粒(NPs)，包括Au, Ag，而Pt由于其巨大的对空比以及良好的反应物吸附和显著的活性和可重用性，在一些催化应用中引起了广泛的关注。不幸的是，在催化反应过程中，由于表面能量高，裸贵金属纳米颗粒通常聚集在一起，从而导致了一种渐进的低催化活性(失活现象)。因此，我们采用了一些策略来克服这一缺陷，例如纳米粒子在合适的表面上沉积，或者在多孔材料的通道中被限制。然而，在催化过程中，金属纳米粒子的聚集仍然是不可避免的，而具有稳定框架和高活性的新型纳米结构的发展则是必要的。

本文提出了含有功能化核和可调外壳的蛋黄壳纳米颗粒作为一种有前景的纳米结构，克服了上述问题。研究表明，具有贵金属核的蛋黄壳纳米颗粒在一些重要的催化反应中表现出良好的催化性能，例如，4-硝基苯酚的还原为4-氨基苯酚。这些金属壳类蛋壳材料的显著催化活性主要是由于核与壳层之间的中空空间为多相催化提供了同质环境。同时，保护壳也能有效防止纳米颗粒的聚集。重要的是，自由活动的核可以充分暴露其活性位点，从而扩大与反应物的接触面积。

最近，通过将贵金属NPs封装在TiO₂、SiO₂、碳和聚合物中，使其多样化。值得注意的是，碳框架被证明是一种有效的支持，因为它比金属氧化物的介电常数更小，同时具有优异的化学和热稳定性。在这些结构优势的推动下，人们致力于制造一系列的蛋黄壳金属碳结构，包括金@碳，锡@碳，和铂@碳。其中，模板技术是一种广泛使用的方法。例如，刘和林等人制备的壳聚糖壳纳米结构通过选择性去除SiO₂中间层。尽管如此，这些合成路线显得复杂和耗时，而且它们也难以实现对金属核和内部空间结构的精确控制。

在此基础上，我们开发了一种简便易行的、具有均匀形貌、可调性和优良的催化性能的蛋黄壳聚丙烯纳米颗粒的制备方法。在这种复合材料中，一个单一的银纳米粒子被很好地封装在多孔碳层中。有趣的是，在银@碳壳核纳米颗粒中，可以通过选择性蚀刻银核本身来调整孔隙。对4-硝基苯酚的研究表明，与文献报道的其他催化结构相比，其独特的纳米结构具有优良的催化活性和良好的循环稳定性。

二、实验部分