摘要：

对硝基苯酚(4-Nitrophenol,4-NP)是工业废水中最具代表性的污染物之一,具有高毒性,潜在的致癌和致突变的危害,对环境造成巨大威胁.催化加氢法处理对硝基苯酚类化合物具有工艺简单,环境污染小等优点,其催化加氢产物对氨基苯酚(4-aminophenol,4-AP)同时也是一种重要的化工和医药中间体,该法展现出潜在的发展前景.目前催化加氢工艺处理硝基苯酚类化合物的关键在于开发高效,稳定和廉价的催化剂.基于目前的研究现状,本文主要合成与表征了Ag-SiO2,Ag@CeO2和CoNi/rGO纳米复合材料,并探究了它们对4-NP催化加氢反应的性能.具体内容如下:以壬基酚聚氧乙烯醚/环己烷体系和AgNO3水溶液组成的反胶束体系,一锅法合成了"梅子-布丁型"的Ag-SiO2纳米复合材料,超细的Ag纳米粒子(~2 nm)高度的分散在每一个SiO2球(~28 nm).与商品SiO2,Ag纳米粒子和负载型Ag/SiO2催化剂相比,Ag-SiO2纳米复合材料对4-NP催化加氢反应表现出优异的催化性能,对应的转换频率(TOF)值为489.0 h-1,高于目前报道的大部分催化剂的性能,反应活化能为34.4 kJ mol-1,并表现出了较好的循环稳定性.此外,该催化剂对催化邻硝基苯酚(2-Nitrophenol,2-NP)和间硝基苯酚(3-Nitrophenol,3-NP)加氢反应也表现出优异的催化性能.为了进一步提高Ag基催化剂的稳定性,采用结合反胶束技术和氧化还原反应,成功合成了Ag@CeO2核壳纳米复合材料,3~7 nm大小的Ag纳米粒子被CeO2外壳包裹.与CeO2,Ag纳米粒子和Ag/CeO2催化剂相比,所合成的Ag@CeO2核壳结构纳米复合材料对4-NP和邻硝基苯胺催化加氢反应都表现出较好的催化活性,对应的TOF值分别为138.7 h-1和109.8 h-1;经过10次循环,仍都表现出了优异的活性稳定性.相比之前合成的Ag-SiO2催化剂以及文献报道的催化剂,该Ag@CeO2核壳催化剂的循环稳定性有较大提高.贵金属的价格昂贵且存储量有限,使用非贵金属合成催化剂则表现出了优越的前景.以NaBH4和NH3BH3为共还原剂,通过简单一步共还原法成功地将CoNi纳米粒子负载在还原氧化石墨烯上形成无定型的CoNi/rGO纳米复合材料.结果表明:与单组份地催化剂相比,CoNi双组份催化剂对4-NP催化加氢反应的催化活性更好,且当Co:Ni摩尔比为1:1(即Co0.5Ni0.5/rGO)时的催化活性最高.与多晶型结构Co0.5Ni0.5/rGO-N和Co0.5Ni0.5/rGO-annealed催化剂相比,无定型的Co0.5Ni0.5/rGO催化剂显示出了较好的催化活性,对应的TOF值为38.82 h-1,反应活化能为27.0 kJ mol-1,且经过5次循环后仍表现出较好的循环稳定性.

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